Objective-C 對象模式深入分析

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The Objective-C object model作為一名Objective-C的軟體開發人員，你可以在不需要理解Objective-C的鼻祖C語言和Objective-C所採用的物件模型的情況下，依然能夠完成許多的工作。事實上，因為這些特性的確很複雜，要去學習這些個物件模型可能會令你感到望而卻步。雖然這個問題的確比較複雜，但是還是有努力去學習它的必要性的，因為你最終還是會需要和Objective-C運行時的情況打交道的，而那個時候理解了物件模型將會協助你更好地解決此類問題。端起一杯茶，或者一杯咖啡，跟著我一起來探索Objective-C的物件模型吧。
對象是類的執行個體看起來這個是很明顯的，但是我們不妨花些時間來認真思考一下當我們說“一個對象是一個類的執行個體”的時候，這句話意味著意味著什麼。以下面的代碼舉例說明。

NSString *name = [NSString stringWithFormat:@"%@", @"Peter"];

這個代碼看起來更像是人造的，而不是實際使用需要的一段代碼，但是它對於展示Objective-C運行時的具體工作方式是很重要的。當上述代碼執行完畢後，我們最終擷取到的是一個叫做name的變數，該變數是NSString類的一個執行個體，請細想一下以下知識：

• 對象（類的執行個體）是用來儲存狀態的
• 一個對象的狀態儲存在它的執行個體變數內。比如，上述代碼中的name變數分配了一些記憶體用來儲存字串內容"Peter"
• name變數同時也包含了一個指向它所在的類（NSString）的指標
• Objective-C裡面，對象不包含任何方法（行為），僅僅儲存著狀態資訊
• 類只包含方法，不包含任何狀態資訊。這些包含的方法是他們的執行個體能夠響應的方法（即執行個體方法）
• 為了使得我們清楚一些，我們再重複一遍：對象包含了儲存的狀態（即執行個體變數），而類包含了儲存的行為（方法）

為了使得表述更加具體，我們來看看下面的表徵圖：
執行個體方法圖中藍色的框框表示name變數（類NSString的一個執行個體）。根據所示，讓我們來看一下，如果你向變數name發送length的訊息，那麼會發生什嗎？

NSUInteger len = [name length];

1. 首先Objective-C會詢問變數name是哪個類的執行個體，因為所有的方法都包含在類裡面，所以從那裡面才能開始尋找方法length在哪。
2. 因為name是類NSString的執行個體變數，所以Objective-C將會先找到類NSString，然後開始尋找方法length。
3. 如果Objective-C在類NSString裡面找到了方法length，那麼它就會停止尋找並開始執行方法。否則，它就會根據類的繼承關係繼續尋找。

需要說明一點的是，上面所描述的過程是經過我的簡化的，我沒有考慮方法儲存的其他情況。（比如Objective-C的分類）

類也是對象既然類能夠儲存它的執行個體的方法（執行個體方法），那麼類方法儲存在哪裡呢？我們再來看看建立變數name的代碼：

NSString *name = [NSString stringWithFormat:@"%@", @"Peter"];

上述代碼中，訊息stringWithFormat:是向類NSString發送的。類可以接收訊息嗎？如果可以，那麼那些方法儲存在哪裡呢？事實上是這樣的，Objective-C的文法隱藏了一些東西，他隱藏了類也是對象的事實。如果類NSString是一個對象，那就意味著它一定是從一個儲存著它的方法的類執行個體化來的。這個猜測是對的，不過在深入這個問題之前，我們再來看一段代碼：

@interface Person : NSObject {}+ (void) aClassMethod;- (void) anInstanceMethod;@end

也許你看過這種類似的代碼很多很多，但是這這段代碼幹嘛的？

• 聲明了一個類，該類是Person
• 這個類用來儲存執行個體方法
• 在這段代碼的背後也建立了另外的一個類，不幸的是這個額外的類名也是Person，只不過它是Person元類而已
• Person元類會儲存著Person的類方法
  

看起來現在的問題越來越複雜了，因為相同的名字用了一遍又一遍，回到最初的變數name上來討論，我們可以說：

• 變數name是類NSString的一個執行個體
• 類NSString是一個NSString元類執行個體化的一個對象
• 如果你向對象name發送訊息length，那麼Objective-C會去類NSString尋找這個方法
• 如果你向對象NSString發送stringWithFormate:訊息，Objective-C會在NSString元類裡面尋找這個方法
• NSString是一個類，也是一個對象，類也是一個對象

這裡是另外一個類圖
元類方法（類方法）圖這一次，藍色的框框表示的是NSString對象，我們再來看看建立name對象的代碼：

NSString *name = [NSString stringWithFormat:@"%@", @"Peter"];

當向對象NSString發送訊息stringWithFormate:的時候，Objective-C將會：

1. 詢問NSString對象是哪個類的一個執行個體，哪一個是它的元類
2. 開始在NSString的元類裡面尋找方法stringWithFormate:，如果沒找到，它會繼續根據類的類的繼承關係繼續尋找

當然，因為NSString繼承自NSObject，所以NSString元類繼承自NSObject元類。
奇怪的NSObject繼承如果到了這裡你還算清醒的話，那麼利用你現在所掌握的關於Objective-C物件模型的知識夠你去瞭解你的代碼在運行時會發生了什麼。可能還有一個問題你想知道：為了麼NSObject元類好像繼承自NSObject類？這是因為本來就是這樣子的。考慮一下以下情況：

• NSObject為它的執行個體儲存著方法（儲存執行個體方法）
• NSObject元類為類NSObject儲存著方法。（儲存類方法）
• NSObject元類繼承自非元類NSObject
• 因此，NSObject的執行個體方法也是類方法，這些方法在所有Objective-C的元類方法的尋找路徑中

有點奇怪，但是如果你再去看看上面的圖，你就應該會更清楚些了。

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