उद्देश्य-सी रनटाइम। सिद्धांत और व्यावहारिक अनुप्रयोग

इस पोस्ट में, मैं एक विषय को संबोधित करना चाहता हूं कि कई नौसिखिए iPhone डेवलपर्स अक्सर एक अस्पष्ट विचार रखते हैं: उद्देश्य-सी रनटाइम। बहुत से लोग जानते हैं कि यह अस्तित्व में है, लेकिन इसकी क्षमताएं क्या हैं और इसे व्यवहार में कैसे उपयोग किया जाए?
आइए इस लाइब्रेरी के मूल कार्यों को समझने की कोशिश करें। सामग्री व्याख्यान पर आधारित है जो हम कर्मचारियों को प्रशिक्षित करने के लिए कोअला में उपयोग करते हैं।

एक रनटाइम क्या है?

ऑब्जेक्टिव-सी की परिकल्पना सी भाषा के ऐड-ऑन के रूप में की गई थी, इसमें ऑब्जेक्ट-ओरिएंटेड प्रतिमान के लिए समर्थन जोड़ा गया था। वास्तव में, वाक्यविन्यास के संदर्भ में, ऑब्जेक्टिव-सी, नियमित सी। रनटाइम पर खोजशब्दों और नियंत्रण संरचनाओं का एक काफी छोटा समूह है, रनटाइम लाइब्रेरी, भाषा में जीवन को साँस लेने वाले कार्यों का एक सेट प्रदान करता है, इसकी गतिशील क्षमताओं को महसूस करता है और OOP के कामकाज को सुनिश्चित करता है। ।

बुनियादी डेटा संरचनाएँ

रनटाइम लाइब्रेरी के कार्य और संरचनाएं कई हेडर फ़ाइलों में परिभाषित की गई हैं: objc.h , runtime.h और message.h । सबसे पहले, objc.h फ़ाइल को देखें और देखें कि रनटाइम के संदर्भ में क्या वस्तु है:

 typedef struct objc_class *Class; typedef struct objc_object { Class isa; } *id; 

हम देखते हैं कि कार्यक्रम की प्रक्रिया में ऑब्जेक्ट को सामान्य सी-संरचना द्वारा दर्शाया गया है। प्रत्येक ऑब्जेक्टिव-सी ऑब्जेक्ट में अपनी कक्षा का एक संदर्भ होता है - तथाकथित आइसा-पॉइंटर। मुझे लगता है कि अनुप्रयोगों को डीबग करते समय ऑब्जेक्ट्स की संरचना को देखने पर सभी ने इसे देखा। बदले में, वर्ग भी एक समान संरचना का प्रतिनिधित्व करता है:

 struct objc_class { Class isa; }; 

ऑब्जेक्टिव-सी में एक क्लास एक पूर्ण-विकसित ऑब्जेक्ट है और इसमें एक "क्लास की क्लास" के लिए एक आइसा-पॉइंटर भी है, जो ऑब्जेक्टिव-सी के संदर्भ में तथाकथित मेटाक्लास है। इसी प्रकार, C- संरचना को भाषा की अन्य संस्थाओं के लिए परिभाषित किया गया है:

 typedef struct objc_selector *SEL; typedef struct objc_method *Method; typedef struct objc_ivar *Ivar; typedef struct objc_category *Category; typedef struct objc_property *objc_property_t; 

रनटाइम लाइब्रेरी फ़ंक्शंस

भाषा की बुनियादी संरचनाओं को परिभाषित करने के अलावा, पुस्तकालय में इन संरचनाओं के साथ काम करने वाले कार्यों का एक सेट शामिल है। उन्हें सशर्त रूप से कई समूहों में विभाजित किया जा सकता है (कार्यों का उद्देश्य, एक नियम के रूप में, उनके नाम से स्पष्ट है):

• क्लास मैनिपुलेशन: class_addMethod , class_addIvar , class_replaceMethod
• नई कक्षाएं बनाना: class_allocateClassPair , class_registerClassPair
• आत्मनिरीक्षण: class_getName , class_getSuperclass , class_getInstanceVariable , class_getProperty , class_copyMethodList , class_copyIvarList , class_copyPropertyList
• ऑब्जेक्ट्स को मैनिप्युलेट करना: objc_msgSend , objc_getClass , object_copy
• सहयोगी लिंक के साथ काम करें

उदाहरण 1. किसी वस्तु का आत्मनिरीक्षण

रनटाइम लाइब्रेरी का उपयोग करके एक उदाहरण पर विचार करें। हमारी एक परियोजना में, डेटा मॉडल कुछ वस्तुओं के कुछ सेट के साथ सादे पुराने उद्देश्य-सी ऑब्जेक्ट हैं:

 @interface COConcreteObject : COBaseObject @property(nonatomic, strong) NSString *name; @property(nonatomic, strong) NSString *title; @property(nonatomic, strong) NSNumber *quantity; @end 

डिबगिंग की सुविधा के लिए, मैं यह चाहूंगा कि लॉग करते समय ऑब्जेक्ट गुणों की स्थिति के बारे में जानकारी प्रिंट करें, बजाय कुछ <COConcreteObject: 0x71d6860> । चूँकि डेटा मॉडल में काफी अंतर होता है, इसलिए विभिन्न उपवर्गों की एक बड़ी संख्या के साथ, प्रत्येक वर्ग के लिए एक अलग description विधि लिखना अवांछनीय होता है जिसमें मैन्युअल रूप से इसके गुणों के मूल्यों को एकत्र करना होता है। उद्देश्य-सी रनटाइम बचाव के लिए आता है:

 @implementation COBaseObject - (NSString *)description { NSMutableDictionary *propertyValues = [NSMutableDictionary dictionary]; unsigned int propertyCount; objc_property_t *properties = class_copyPropertyList([self class], &propertyCount); for (unsigned int i = 0; i < propertyCount; i++) { char const *propertyName = property_getName(properties[i]); const char *attr = property_getAttributes(properties[i]); if (attr[1] == '@') { NSString *selector = [NSString stringWithCString:propertyName encoding:NSUTF8StringEncoding]; SEL sel = sel_registerName([selector UTF8String]); NSObject * propertyValue = objc_msgSend(self, sel); propertyValues[selector] = propertyValue.description; } } free(properties); return [NSString stringWithFormat:@"%@: %@", self.class, propertyValues]; } @end 

मॉडल ऑब्जेक्ट्स के सामान्य सुपरक्लास में परिभाषित विधि class_copyPropertyList फ़ंक्शन का उपयोग करके ऑब्जेक्ट के सभी गुणों की एक सूची प्राप्त class_copyPropertyList है। फिर संपत्ति मानों को एक NSDictionary में एकत्र किया जाता NSDictionary , जिसका उपयोग ऑब्जेक्ट के स्ट्रिंग प्रतिनिधित्व का निर्माण करते समय किया जाता है। यह एल्गोरिथ्म केवल उन गुणों के साथ काम करता है जो ऑब्जेक्टिव-सी ऑब्जेक्ट हैं। प्रकार की जाँच property_getAttributes फ़ंक्शन का उपयोग करके की जाती है। विधि का परिणाम कुछ इस तरह दिखता है:

2013-05-04 15: 54: 01.992 टेस्ट [40675: 11303] COConcreteObject: {
नाम = फू;
मात्रा = 10;
शीर्षक = बार;
}

संदेशों

ऑब्जेक्टिव-सी में मेथड इन्वोकेशन सिस्टम किसी वस्तु को संदेश भेजकर लागू किया जाता है। प्रत्येक विधि कॉल को संबंधित objc_msgSend फ़ंक्शन objc_msgSend में अनुवादित किया जाता है:

 //   [array insertObject:foo atIndex:1]; //    Runtime- objc_msgSend(array, @selector(insertObject:atIndex:), foo, 1); 

objc_msgSent कॉल objc_msgSent को objc_msgSent गए चयनकर्ता के अनुरूप विधि के कार्यान्वयन की प्रक्रिया शुरू करता है। विधि का कार्यान्वयन तथाकथित वर्ग प्रेषण तालिका में मांगा गया है। चूंकि यह प्रक्रिया काफी लंबी हो सकती है, प्रत्येक वर्ग के साथ एक विधि कैश जुड़ा हुआ है। किसी भी विधि की पहली कॉल के बाद, इसके कार्यान्वयन का खोज परिणाम कक्षा में कैश किया जाएगा। यदि विधि का कार्यान्वयन कक्षा में ही नहीं पाया जाता है, तो इस श्रेणी के सुपरक्लेसेस में विरासत वंशानुगत - खोज जारी रहती है। यदि, हालांकि, खोज पदानुक्रम में हासिल नहीं की गई थी, तो डायनामिक खोज तंत्र resolveInstanceMethod में आता है - विशेष विधियों में से एक को कहा जाता है: resolveInstanceMethod या resolveClassMethod । इन तरीकों को ओवरराइड करना, रनटाइम को प्रभावित करने वाली अंतिम संभावनाओं में से एक है:

 + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)aSelector { if (aSelector == @selector(myDynamicMethod)) { class_addMethod(self, aSelector, (IMP)myDynamicIMP, "v@:"); return YES; } return [super resolveInstanceMethod:aSelector]; } 

यहाँ आप गतिशील रूप से अपने तरीके को लागू करने का संकेत दे सकते हैं। यदि किसी कारण से यह तंत्र आपको सूट नहीं करता है, तो आप संदेश अग्रेषण का उपयोग कर सकते हैं।

उदाहरण 2. विधि स्विज़लिंग

ऑब्जेक्टिव-सी में श्रेणियों की विशेषताओं में से एक यह है कि श्रेणी में परिभाषित विधि बेस क्लास विधि को पूरी तरह से ओवरराइड करती है। कभी-कभी हमें ओवरराइड नहीं करने की आवश्यकता होती है, लेकिन मौजूदा पद्धति की कार्यक्षमता का विस्तार करें। मान लीजिए, उदाहरण के लिए, किसी कारण से हम सभी तत्वों को एक NSMutableArray सरणी में जोड़ना चाहते हैं। मानक भाषा उपकरण ऐसा नहीं करेंगे। लेकिन हम एक तकनीक का उपयोग कर सकते हैं जिसे विधि स्विज़लिंग कहा जाता है:

 @implementation NSMutableArray (CO) + (void)load { Method addObject = class_getInstanceMethod(self, @selector(addObject:)); Method logAddObject = class_getInstanceMethod(self, @selector(logAddObject:)); method_exchangeImplementations(addObject, logAddObject); } - (void)logAddObject:(id)aObject { [self logAddObject:aObject]; NSLog(@"  %@   %@", aObject, self); } @end 

हम load विधि को load करते हैं - यह एक विशेष कॉलबैक है, जिसे यदि वर्ग में परिभाषित किया जाता है, तो इस वर्ग के आरंभ के दौरान - इसके किसी अन्य तरीके को कॉल करने से पहले बुलाया जाएगा। यहाँ हम आधार addObject: के कार्यान्वयन को स्वैप करते हैं addObject: पद्धति और हमारा logAddObject: विधि। logAddObject: में "पुनरावर्ती" कॉल पर ध्यान logAddObject: यह मुख्य विधि के अतिभारित कार्यान्वयन के लिए कॉल है।

उदाहरण 3. सहयोगी संबंध

श्रेणियों की एक और ज्ञात सीमा उनमें नए उदाहरण चर बनाने की असंभवता है। मान लीजिए, उदाहरण के लिए, आपको UITableView लाइब्रेरी वर्ग में एक नई संपत्ति जोड़ने की आवश्यकता है - "स्टब" का एक लिंक जो तालिका खाली होने पर प्रदर्शित किया जाएगा:

 @interface UITableView (Additions) @property(nonatomic, strong) UIView *placeholderView; @end 

बॉक्स से बाहर, यह कोड काम नहीं करेगा, आपको कार्यक्रम निष्पादन के दौरान एक अपवाद मिलेगा। साहचर्य लिंक की कार्यक्षमता का उपयोग करके इस समस्या को दरकिनार किया जा सकता है:

 static char key; @implementation UITableView (Additions) -(void)setPlaceholderView:(UIView *)placeholderView { objc_setAssociatedObject(self, &key, placeholderView, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC); } -(UIView *) placeholderView { return objc_getAssociatedObject(self, &key); } @end 

आप किसी भी ऑब्जेक्ट को एक ऑब्जेक्ट के रूप में उपयोग कर सकते हैं अन्य ऑब्जेक्ट्स को इसके साथ objc_setAssociatedObject फ़ंक्शन का उपयोग करके। इसके संचालन के लिए, एक कुंजी की आवश्यकता होती है जिसके द्वारा आप उस ऑब्जेक्ट को पुनः प्राप्त कर सकते हैं जिसे आपको कॉल करने के लिए objc_getAssociatedObject का उपयोग करना objc_getAssociatedObject । उसी समय, आप प्रतिलिपि किए गए कुंजी मान का उपयोग नहीं कर सकते हैं - यह बिल्कुल ऑब्जेक्ट (उदाहरण में, सूचक) होना चाहिए जो objc_setAssociatedObject कॉल में पारित किया गया था।

निष्कर्ष

अब आपको इस बात की एक बुनियादी समझ है कि उद्देश्य-सी रनटाइम क्या है और यह व्यवहार में डेवलपर के लिए कैसे उपयोगी हो सकता है। जो लोग पुस्तकालय की संभावनाओं को गहराई से जानना चाहते हैं, उनके लिए मैं निम्नलिखित अतिरिक्त संसाधनों की सलाह दे सकता हूं:

• उद्देश्य-सी रनटाइम प्रोग्रामिंग गाइड - Apple प्रलेखन
• माइक ऐश ब्लॉग - उद्देश्य-सी विकास गुरु लेख