ObjC中的TypeEncodings

ObjC中的TypeEncodings

IOS小彩虹2021-07-07 20:51:4390A+A-

参考 Apple Developer 官方文档:Type EncodingsObjective-C Runtime

原文地址:苹果梨的博客

我们在 JSON <-> Dictionary <-> Model 中面临的一个很大的问题就是判断数据需要转换成什么样的类型。好在 ObjC 作为一款动态语言,利用 runtime 可以轻松解决这个问题。再配合转换器和 KVC,就可以轻松把我们解析好的值放进对应 Model 里。今天要给大家介绍的就是这个类型编码(Type Encodings)的具体细节。

ObjC 的 type encodings 列表

编码 意义
c char 类型
i int 类型
s short 类型
l long 类型,仅用在 32-bit 设备上
q long long 类型
C unsigned char 类型
I unsigned int 类型
S unsigned short 类型
L unsigned long 类型
Q unsigned long long 类型
f float 类型
d double 类型,long double 不被 ObjC 支持,所以也是指向此编码
B bool 或 _Bool 类型
v void 类型
* C 字串(char *)类型
@ 对象(id)类型
# Class 类型
: SEL 类型
[array type] C 数组类型(注意这不是 NSArray)
{name=type...} 结构体类型
(name=type...) 联合体类型
bnum 位段(bit field)类型用 b 表示,num 表示字节数,这个类型很少用
^type 一个指向 type 类型的指针类型
? 未知类型

C 语言基础数据类型的 type encodings

整型和浮点型数据

简单给大家举个例子,我们先来看看常用的数值类型,用下面的代码来打印日志:

NSLog(@"char : %s, %lu", @encode(char), sizeof(char));
NSLog(@"short : %s, %lu", @encode(short), sizeof(short));
NSLog(@"int : %s, %lu", @encode(int), sizeof(int));
NSLog(@"long : %s, %lu", @encode(long), sizeof(long));
NSLog(@"long long: %s, %lu", @encode(long long), sizeof(long long));
NSLog(@"float : %s, %lu", @encode(float), sizeof(float));
NSLog(@"double : %s, %lu", @encode(double), sizeof(double));
NSLog(@"NSInteger: %s, %lu", @encode(NSInteger), sizeof(NSInteger));
NSLog(@"CGFloat : %s, %lu", @encode(CGFloat), sizeof(CGFloat));
NSLog(@"int32_t : %s, %lu", @encode(int32_t), sizeof(int32_t));
NSLog(@"int64_t : %s, %lu", @encode(int64_t), sizeof(int64_t));

在 32-bit 设备上输出日志如下:

char     : c, 1
short    : s, 2
int      : i, 4
long     : l, 4
long long: q, 8
float    : f, 4
double   : d, 8
NSInteger: i, 4
CGFloat  : f, 4
int32_t  : i, 4
int64_t  : q, 8

大家注意下上面日志里的 long 类型输出结果,然后我们再看下在 64-bit 设备上的输出日志:

char     : c, 1
short    : s, 2
int      : i, 4
long     : q, 8
long long: q, 8
float    : f, 4
double   : d, 8
NSInteger: q, 8
CGFloat  : d, 8
int32_t  : i, 4
int64_t  : q, 8

可以看到 long 的长度变成了 8,而且类型编码也变成 q,这就是表格里那段话的意思。

所以呢,一般如果想要整形的长度固定且长度能被一眼看出,建议使用例子最后的 int32_tint64_t,尽量少去使用 long 类型。

然后要提一下 NSIntegerCGFloat,这俩都是针对不同 CPU 分开定义的:

#if __LP64__ || (TARGET_OS_EMBEDDED && !TARGET_OS_IPHONE) || TARGET_OS_WIN32 || NS_BUILD_32_LIKE_64
typedef long NSInteger;
#else
typedef int NSInteger;
#endif

#if defined(__LP64__) && __LP64__
# define CGFLOAT_TYPE double
#else
# define CGFLOAT_TYPE float
#endif
typedef CGFLOAT_TYPE CGFloat;

所以他们在 32-bit 设备上长度为 4,在 64-bit 设备上长度为 8,对应类型编码也会有变化。

布尔数据

用下面的代码打印日志:

NSLog(@"bool : %s, %lu", @encode(bool), sizeof(bool));
NSLog(@"_Bool : %s, %lu", @encode(_Bool), sizeof(_Bool));
NSLog(@"BOOL : %s, %lu", @encode(BOOL), sizeof(BOOL));
NSLog(@"Boolean : %s, %lu", @encode(Boolean), sizeof(Boolean));
NSLog(@"boolean_t: %s, %lu", @encode(boolean_t), sizeof(boolean_t));

在 32-bit 设备上输出日志如下:

bool     : B, 1
_Bool    : B, 1
BOOL     : c, 1
Boolean  : C, 1
boolean_t: i, 4

在 64-bit 设备上输出日志如下:

bool     : B, 1
_Bool    : B, 1
BOOL     : B, 1
Boolean  : C, 1
boolean_t: I, 4

可以看到我们最常用的 BOOL 类型还真的是有点妖,这个妖一句两句还说不清楚,我在下一篇博客里会介绍一下。在本篇博客里,这个变化倒是对我们解析模型不会产生很大的影响,所以先略过。

void、指针和数组

用下面的代码打印日志:

NSLog(@"void : %s, %lu", @encode(void), sizeof(void));
NSLog(@"char * : %s, %lu", @encode(char *), sizeof(char *));
NSLog(@"short * : %s, %lu", @encode(short *), sizeof(short *));
NSLog(@"int * : %s, %lu", @encode(int *), sizeof(int *));
NSLog(@"char[3] : %s, %lu", @encode(char[3]), sizeof(char[3]));
NSLog(@"short[3]: %s, %lu", @encode(short[3]), sizeof(short[3]));
NSLog(@"int[3] : %s, %lu", @encode(int[3]), sizeof(int[3]));

在 64-bit 设备上输出日志如下:

void    : v, 1
char *  : *, 8
short * : ^s, 8
int *   : ^i, 8
char[3] : [3c], 3
short[3]: [3s], 6
int[3]  : [3i], 12

在 32-bit 设备上指针类型的长度会变成 4,这个就不多介绍了。

可以看到只有 C 字串类型比较特殊,会处理成 * 编码,其它整形数据的指针类型还是正常处理的。

结构体和联合体

用下面的代码打印日志:

NSLog(@"CGSize: %s, %lu", @encode(CGSize), sizeof(CGSize));

在 64-bit 设备上输出日志如下:

CGSize: {CGSize=dd}, 16

因为 CGSize 内部的字段都是 CGFloat 的,在 64-bit 设备上实际是 double 类型,所以等于号后面是两个 d 编码,总长度是 16。

联合体的编码格式十分类似,不多赘述。而位段现在用到的十分少,也不介绍了,有兴趣了解位段的可以参考维基百科

ObjC 数据类型的 type encodings

ObjC 数据类型大部分情况下要配合 runtime 使用,单独用 @encode 操作符的话,基本上也就能做到下面这些:

NSLog(@"Class : %s", @encode(Class));
NSLog(@"NSObject: %s", @encode(NSObject));
NSLog(@"NSString: %s", @encode(NSString));
NSLog(@"id : %s", @encode(id));
NSLog(@"Selector: %s", @encode(SEL));

输出日志:

Class   : #
NSObject: {NSObject=#}
NSString: {NSString=#}
id      : @
Selector: :

可以看到对象的类名称的编码方式跟结构体相似,等于号后面那个 # 就是 isa 指针了,是一个 Class 类型的数据。

类属性和成员变量的 type encodings

我们可以用 runtime 去获得类的属性对应的 type encoding:

objc_property_t property = class_getProperty([NSObject class], "description");
if (property) {
    NSLog(@"%s - %s", property_getName(property), property_getAttributes(property));
} else {
    NSLog(@"not found");
}

我们会获得这么一段输出:

description - T@"NSString",R,C

这里的 R 表示 readonlyC 表示 copy,这都是属性的修饰词,不过在本篇先不多介绍。

主要要说的是这里的 T,也就是 type,后面跟的这段 @"NSString" 就是 type encoding 了。可以看到 runtime 比较贴心的用双引号的方式告诉了我们这个对象的实际类型是什么。

关于属性的修饰词,更多内容可以参考 Apple 文档。其中 T 段始终会是第一个 attribute,所以处理起来会简单点。

而如果是成员变量的话,我们可以用类似下面的办法去获得 type encoding:

@interface TestObject : NSObject {
    int testInt;
    NSString *testStr;
}
@end

Ivar ivar = class_getInstanceVariable([TestObject class], "testInt");
if (ivar) {
    NSLog(@"%s - %s", ivar_getName(ivar), ivar_getTypeEncoding(ivar));
} else {
    NSLog(@"not found");
}
ivar = class_getInstanceVariable([TestObject class], "testStr");
if (ivar) {
    NSLog(@"%s - %s", ivar_getName(ivar), ivar_getTypeEncoding(ivar));
} else {
    NSLog(@"not found");
}

获得的输出会是这样:

testInt - i
testStr - @"NSString"

因为成员变量没有属性修饰词那些,所以直接获得的就是 type encoding,格式和属性的 T attribute 一样。

类方法的 type encoding

有的时候模型设置数据的方式并不是用属性的方式,而是用方法的方式。我们举个例子:

Method method = class_getInstanceMethod([UIView class], @selector(setFrame:));
if (method) {
    NSLog(@"%@ - %s", NSStringFromSelector(method_getName(method)), method_getTypeEncoding(method));
} else {
    NSLog(@"not found");
}

可以获得输出:

setFrame: - v48@0:8{CGRect={CGPoint=dd}{CGSize=dd}}16

输出就是整个类方法的 type encoding,关于这个我没找到官方文档的介绍,所以只能根据自己的推测来介绍这个编码的格式:

  • 第一个字符 v 是表示函数的返回值是 void 类型
  • 后续的 48 表示函数参数表的长度(指返回值之后的所有参数,虽然返回值在 runtime 里也算是个参数)
  • 后续的 @ 表示一个对象,在 ObjC 里这里传递的是 self,实例方法是要传递实例对象给函数的
  • 后续的 0 上面参数对应的 offset
  • 后续的 : 表示一个 selector,用来指出要调用的函数是哪个
  • 后续的 8 是 selector 参数的 offset,因为这是跑在 64-bit 设备上的,所以 @: 的长度都是 8
  • 后续的 {CGRect={CGPoint=dd}{CGSize=dd}} 是 CGRect 结构体的 type encoding,从这里也可以看出结构体嵌套使用时对应的 type encoding 是这种格式的,这个结构体包含 4 个 double 类型的数据,所以总长度应该是 32
  • 最后的 16 是最后一个参数的 offset,加上刚刚的参数长度 32 正好是整个函数参数表的长度

我们拿另一个类方法来验证下:

Method method = class_getInstanceMethod([UIViewController class], @selector(title));
if (method) {
    NSLog(@"%@ - %s", NSStringFromSelector(method_getName(method)), method_getTypeEncoding(method));
} else {
    NSLog(@"not found");
}

输出:

@16@0:8

可以看到很可惜,NSString 类型在类方法的 type encoding 里是不会有引号内容的,所以我们只能知道这个参数是个 id 类型。编码的具体解析:

  • @ - 返回 id 类型
  • 16 - 参数表总长度
  • @ - 用来传递 self,是 id 类型
  • 0 - self 参数的 offset
  • : - 传递具体要调用哪个方法,selector 类型
  • 8 - selector 参数的 offset

如果是类的静态方法而不是实例方法,我们可以用类似这样的代码获得 Method 结构体:

Method method = class_getClassMethod([TestObject class], @selector(testMethod));

不过说起来这种格式的编码还是不容易解析,所以我们可以用另一种方式直接拿对应位置的参数的编码:

Method method = class_getInstanceMethod([UIView class], @selector(setFrame:));
if (method) {
    NSLog(@"%@ - %d", NSStringFromSelector(method_getName(method)), method_getNumberOfArguments(method));
    NSLog(@"%@ - %s", NSStringFromSelector(method_getName(method)), method_copyArgumentType(method, 2));
} else {
    NSLog(@"not found");
}

输出内容如下,这里是获得了 index 为 2 的参数的编码:

setFrame: - 3
setFrame: - {CGRect={CGPoint=dd}{CGSize=dd}}

这样就只会获得 type encoding 而不会带上 offset 信息,就容易解析多了。

另外从这里也可以看到,返回值其实也是算一个参数。

其它一些 type encodings 细节

还有些 type encodings 的细节和解析模型其实不太相关,不过也在这里介绍一下。

protocol 类型的 type encoding

用以下代码打印日志:

objc_property_t property = class_getProperty([UIScrollView class], "delegate");
if (property) {
    NSLog(@"%s - %s", property_getName(property), property_getAttributes(property));
} else {
    NSLog(@"not found");
}

会获得输出:

delegate - T@"<UIScrollViewDelegate>",W,N,V_delegate

可以看到在属性的 type encoding 里,会用双引号和尖括号表示出 protocol 的类型

但是去查看方法的话:

Method method = class_getInstanceMethod([UIScrollView class], @selector(setDelegate:));
if (method) {
    NSLog(@"%@ - %d", NSStringFromSelector(method_getName(method)), method_getNumberOfArguments(method));
    NSLog(@"%@ - %s", NSStringFromSelector(method_getName(method)), method_copyArgumentType(method, 2));
} else {
    NSLog(@"not found");
}

依然还是只能得到这样的编码:

setDelegate: - 3
setDelegate: - @

protocol 类型在模型解析中并没有很大的指导作用,因为我们无法知道具体实现了 protocol 协议的 class 是什么。

block 类型的 type encoding

直接亮结果吧,获得的 type encoding 是 @?,没有任何参考意义,还好我们做模型解析用不到这个。

关于方法参数的内存对齐

setEnable: 方法取 type encoding 的话会得到:

setEnabled: - v20@0:8B16

可是 bool 的长度明明只有 1 啊,所以这是为什么呢?感兴趣的朋友可以了解下内存对齐

总结

关于 Type Encodings,要讲的差不多就这么多了。暂时没有想到还有什么要补充的,后面想到了再补上来吧。

希望对大家有帮助,也欢迎大家指正错误或者进行讨论。

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