Runtime之IMP指针,isa指针

要了解 isa 指针先了解下类的定义
在xcode中用快捷键Shift＋Cmd＋O 搜索objc.h 能看到类的定义：
了解

Paste_Image.png

可以看出:
objc_object:Objective-C对对象的定义, 其质上是结构体对象，其中 isa是它唯一的私有成员变量,即所有对象都有isa指针
Class 是一个 objc_class 结构类型的指针
id是一个 objc_object 结构类型的指针,这也是id可以指向任何对象的原因
SEL(方法选择器)是一个objc_selector结构类型的指针
IMP 先不提

再搜runtime.h

Paste_Image.png

每个对象结构体的首个成员是Class类的变量,该变量定义了对象所属的类,通常称为isa指针

super_class：父类，如果该类已经是最顶层的根类,那么它为NULL。
version：类的版本信息,默认为0
info：供运行期使用的一些位标识。
instance_size：该类的实例变量大小
ivars：成员变量的数组
struct objc_method_list **methodLists OBJC2_UNAVAILABLE : 方法列表,类目就是通过它添加方法的

struct objc_cache *cache OBJC2_UNAVAILABLE : 方法缓存，对象接到一个消息会根据isa指针查找消息对象，这时会在methodLists中遍历，如果cache了，常用的方法调用时就能够提高调用的效率。

struct objc_protocol_list *protocols OBJC2_UNAVAILABLE : 协议链表

isa 指针优化（NONPOINTER_ISA)

用 64 bit 存储一个内存地址显然是种浪费，毕竟很少有那么大内存的设备。于是可以优化存储方案，用一部分额外空间存储其他内容。isa 指针第一位为 1 即表示使用优化的 isa 指针，这里列出不同架构下的 64 位环境中 isa 指针结构：

union isa_t 
{
    isa_t() { }
    isa_t(uintptr_t value) : bits(value) { }
    Class cls;
    uintptr_t bits;
#if SUPPORT_NONPOINTER_ISA
# if __arm64__
#   define ISA_MASK        0x00000001fffffff8ULL
#   define ISA_MAGIC_MASK  0x000003fe00000001ULL
#   define ISA_MAGIC_VALUE 0x000001a400000001ULL
    struct {
        uintptr_t indexed           : 1;
        uintptr_t has_assoc         : 1;
        uintptr_t has_cxx_dtor      : 1;
        uintptr_t shiftcls          : 30; // MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x1a0000000
        uintptr_t magic             : 9;
        uintptr_t weakly_referenced : 1;
        uintptr_t deallocating      : 1;
        uintptr_t has_sidetable_rc  : 1;
        uintptr_t extra_rc          : 19;
#       define RC_ONE   (1ULL<<45)
#       define RC_HALF  (1ULL<<18)
    };
# elif __x86_64__
#   define ISA_MASK        0x00007ffffffffff8ULL
#   define ISA_MAGIC_MASK  0x0000000000000001ULL
#   define ISA_MAGIC_VALUE 0x0000000000000001ULL
    struct {
        uintptr_t indexed           : 1;
        uintptr_t has_assoc         : 1;
        uintptr_t has_cxx_dtor      : 1;
        uintptr_t shiftcls          : 44; // MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x7fffffe00000
        uintptr_t weakly_referenced : 1;
        uintptr_t deallocating      : 1;
        uintptr_t has_sidetable_rc  : 1;
        uintptr_t extra_rc          : 14;
#       define RC_ONE   (1ULL<<50)
#       define RC_HALF  (1ULL<<13)
    };
# else
    // Available bits in isa field are architecture-specific.
#   error unknown architecture
# endif
// SUPPORT_NONPOINTER_ISA
#endif
};

SUPPORT_NONPOINTER_ISA 用于标记是否支持优化的 isa 指针，其字面含义意思是 isa 的内容不再是类的指针了，而是包含了更多信息，比如引用计数，析构状态，被其他 weak 变量引用情况。判断方法也是根据设备类型：

#if !__LP64__  ||  TARGET_OS_WIN32  ||  TARGET_IPHONE_SIMULATOR  ||  __x86_64__
#   define SUPPORT_NONPOINTER_ISA 0
#else
#   define SUPPORT_NONPOINTER_ISA 1
#endif

isa指针会判断是否支持 TaggedPointer 支持会直接将其指针值作为引用计数返回

TaggedPointer 就是一种优化方式,当承载内容小于8字节时,指针直接储存承载内容

关于Tagged Pointer 这里有详细介绍
http://www.infoq.com/cn/articles/deep-understanding-of-tagged-pointer/

如果当前设备是 64 位环境并且使用 Objective-C 2.0(5s之后就都是64位)，那么“一些”对象会使用其 isa 指针的一部分空间来存储它的引用计数；否则 Runtime 会使用一张散列表来管理引用计数

64位中isa 指针中变量对应的含义:

Paste_Image.png

associate object : 关联对象

IMP 指针

Paste_Image.png

SEL会依据方法名生成唯一的表示作为key ,便于查找

IMP指针是指向实现函数的指针,通过SEL取得IMP,objc_msgSend来执行实现方法

objc_msgSend函数在执行方法时不会直接在 isa 指针指向的类的方法列表中遍历查找能够响应的方法，因为每次都要查找效率太低了，而是优先在缓存(方法列表)中查找,若是找不到再沿着继承体向上查找。每次匹配到的结果会缓存在"快速映射表"里,来提高效率,同时objc_msgSend函数用到了"尾调用优化技术",来节约资源,感兴趣可以了解下
https://en.wikipedia.org/wiki/Tail_call
http://kb.cnblogs.com/page/518771/

//引用文章
http://www.cocoachina.com/ios/20151209/14636.html
http://www.cocoachina.com/ios/20150717/12623.html
http://www.cnblogs.com/ioshe/p/5489086.html