ObjC中的TypeEncodings

HarrisonXi_發表於2019-03-04

參考 Apple Developer 官方文件：Type Encodings，Objective-C Runtime

我們在 JSON <-> Dictionary <-> Model 中面臨的一個很大的問題就是判斷資料需要轉換成什麼樣的型別。好在 ObjC 作為一款動態語言，利用 runtime 可以輕鬆解決這個問題。再配合轉換器和 KVC，就可以輕鬆把我們解析好的值放進對應 Model 裡。今天要給大家介紹的就是這個型別編碼（Type Encodings）的具體細節。

ObjC 的 type encodings 列表

編碼	意義
c	char 型別
i	int 型別
s	short 型別
l	long 型別，僅用在 32-bit 裝置上
q	long long 型別
C	unsigned char 型別
I	unsigned int 型別
S	unsigned short 型別
L	unsigned long 型別
Q	unsigned long long 型別
f	float 型別
d	double 型別，long double 不被 ObjC 支援，所以也是指向此編碼
B	bool 或 _Bool 型別
v	void 型別
*	C 字串（char *）型別
@	物件（id）型別
#	Class 型別
:	SEL 型別
[array type]	C 陣列型別（注意這不是 NSArray）
{name=type…}	結構體型別
(name=type…)	聯合體型別
bnum	位段（bit field）型別用 b 表示，num 表示位元組數，這個型別很少用
^type	一個指向 type 型別的指標型別
?	未知型別

C 語言基礎資料型別的 type encodings

整型和浮點型資料

簡單給大家舉個例子，我們先來看看常用的數值型別，用下面的程式碼來列印日誌：

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));
複製程式碼

在 32-bit 裝置上輸出日誌如下：

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
複製程式碼

大家注意下上面日誌裡的 long 型別輸出結果，然後我們再看下在 64-bit 裝置上的輸出日誌：

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
複製程式碼

可以看到 long 的長度變成了 8，而且型別編碼也變成 q，這就是表格裡那段話的意思。

所以呢，一般如果想要整形的長度固定且長度能被一眼看出，建議使用例子最後的 int32_t 和 int64_t，儘量少去使用 long 型別。

然後要提一下 NSInteger 和 CGFloat，這倆都是針對不同 CPU 分開定義的：

#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;
複製程式碼

所以他們在 32-bit 裝置上長度為 4，在 64-bit 裝置上長度為 8，對應型別編碼也會有變化。

布林資料

用下面的程式碼列印日誌：

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));
複製程式碼

在 32-bit 裝置上輸出日誌如下：

bool     : B, 1
_Bool    : B, 1
BOOL     : c, 1
Boolean  : C, 1
boolean_t: i, 4
複製程式碼

在 64-bit 裝置上輸出日誌如下：

bool     : B, 1
_Bool    : B, 1
BOOL     : B, 1
Boolean  : C, 1
boolean_t: I, 4
複製程式碼

可以看到我們最常用的 BOOL 型別還真的是有點妖，這個妖一句兩句還說不清楚，我在下一篇部落格裡會介紹一下。在本篇部落格裡，這個變化倒是對我們解析模型不會產生很大的影響，所以先略過。

void、指標和陣列

用下面的程式碼列印日誌：

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]));
複製程式碼

在 64-bit 裝置上輸出日誌如下：

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

在 32-bit 裝置上指標型別的長度會變成 4，這個就不多介紹了。

可以看到只有 C 字串型別比較特殊，會處理成 * 編碼，其它整形資料的指標型別還是正常處理的。

結構體和聯合體

用下面的程式碼列印日誌：

NSLog(@"CGSize: %s, %lu", @encode(CGSize), sizeof(CGSize));
複製程式碼

在 64-bit 裝置上輸出日誌如下：

CGSize: {CGSize=dd}, 16
複製程式碼

因為 CGSize 內部的欄位都是 CGFloat 的，在 64-bit 裝置上實際是 double 型別，所以等於號後面是兩個 d 編碼，總長度是 16。

聯合體的編碼格式十分類似，不多贅述。而位段現在用到的十分少，也不介紹了，有興趣瞭解位段的可以參考維基百科。

ObjC 資料型別的 type encodings

ObjC 資料型別大部分情況下要配合 runtime 使用，單獨用 @encode 操作符的話，基本上也就能做到下面這些：

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));
複製程式碼

輸出日誌：

Class   : #
NSObject: {NSObject=#}
NSString: {NSString=#}
id      : @
Selector: :
複製程式碼

可以看到物件的類名稱的編碼方式跟結構體相似，等於號後面那個 # 就是 isa 指標了，是一個 Class 型別的資料。

類屬性和成員變數的 type encodings

我們可以用 runtime 去獲得類的屬性對應的 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");
}
複製程式碼

我們會獲得這麼一段輸出：

description - T@"NSString",R,C
複製程式碼

這裡的 R 表示 readonly，C 表示 copy，這都是屬性的修飾詞，不過在本篇先不多介紹。

主要要說的是這裡的 T，也就是 type，後面跟的這段 @"NSString" 就是 type encoding 了。可以看到 runtime 比較貼心的用雙引號的方式告訴了我們這個物件的實際型別是什麼。

關於屬性的修飾詞，更多內容可以參考 Apple 文件。其中 T 段始終會是第一個 attribute，所以處理起來會簡單點。

而如果是成員變數的話，我們可以用類似下面的辦法去獲得 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");
}
複製程式碼

獲得的輸出會是這樣：

testInt - i
testStr - @"NSString"
複製程式碼

因為成員變數沒有屬性修飾詞那些，所以直接獲得的就是 type encoding，格式和屬性的 T attribute 一樣。

類方法的 type encoding

有的時候模型設定資料的方式並不是用屬性的方式，而是用方法的方式。我們舉個例子：

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

可以獲得輸出：

setFrame: - v48@0:8{CGRect={CGPoint=dd}{CGSize=dd}}16
複製程式碼

輸出就是整個類方法的 type encoding，關於這個我沒找到官方文件的介紹，所以只能根據自己的推測來介紹這個編碼的格式：

第一個字元 v 是表示函式的返回值是 void 型別
後續的 48 表示函式參數列的長度（指返回值之後的所有引數，雖然返回值在 runtime 裡也算是個引數）
後續的 @ 表示一個物件，在 ObjC 裡這裡傳遞的是 self，例項方法是要傳遞例項物件給函式的
後續的 0 上面引數對應的 offset
後續的 : 表示一個 selector，用來指出要呼叫的函式是哪個
後續的 8 是 selector 引數的 offset，因為這是跑在 64-bit 裝置上的，所以 @ 和 : 的長度都是 8
後續的 {CGRect={CGPoint=dd}{CGSize=dd}} 是 CGRect 結構體的 type encoding，從這裡也可以看出結構體巢狀使用時對應的 type encoding 是這種格式的，這個結構體包含 4 個 double 型別的資料，所以總長度應該是 32
最後的 16 是最後一個引數的 offset，加上剛剛的引數長度 32 正好是整個函式參數列的長度

我們拿另一個類方法來驗證下：

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

輸出：

@16@0:8
複製程式碼

可以看到很可惜，NSString 型別在類方法的 type encoding 裡是不會有引號內容的，所以我們只能知道這個引數是個 id 型別。編碼的具體解析：

@ – 返回 id 型別
16 – 參數列總長度
@ – 用來傳遞 self，是 id 型別
0 – self 引數的 offset
: – 傳遞具體要呼叫哪個方法，selector 型別
8 – selector 引數的 offset

如果是類的靜態方法而不是例項方法，我們可以用類似這樣的程式碼獲得 Method 結構體：

Method method = class_getClassMethod([TestObject class], @selector(testMethod));
複製程式碼

不過說起來這種格式的編碼還是不容易解析，所以我們可以用另一種方式直接拿對應位置的引數的編碼：

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");
}
複製程式碼

輸出內容如下，這裡是獲得了 index 為 2 的引數的編碼：

setFrame: - 3
setFrame: - {CGRect={CGPoint=dd}{CGSize=dd}}
複製程式碼

這樣就只會獲得 type encoding 而不會帶上 offset 資訊，就容易解析多了。

另外從這裡也可以看到，返回值其實也是算一個引數。

其它一些 type encodings 細節

還有些 type encodings 的細節和解析模型其實不太相關，不過也在這裡介紹一下。

protocol 型別的 type encoding

用以下程式碼列印日誌：

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

會獲得輸出：

delegate - T@"<UIScrollViewDelegate>",W,N,V_delegate
複製程式碼

可以看到在屬性的 type encoding 裡，會用雙引號和尖括號表示出 protocol 的型別

但是去檢視方法的話：

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");
}
複製程式碼

依然還是隻能得到這樣的編碼：

setDelegate: - 3
setDelegate: - @
複製程式碼

protocol 型別在模型解析中並沒有很大的指導作用，因為我們無法知道具體實現了 protocol 協議的 class 是什麼。

block 型別的 type encoding

直接亮結果吧，獲得的 type encoding 是 @?，沒有任何參考意義，還好我們做模型解析用不到這個。

關於方法引數的記憶體對齊

對 setEnable: 方法取 type encoding 的話會得到：

setEnabled: - v20@0:8B16
複製程式碼

可是 bool 的長度明明只有 1 啊，所以這是為什麼呢？感興趣的朋友可以瞭解下記憶體對齊。

總結

關於 Type Encodings，要講的差不多就這麼多了。暫時沒有想到還有什麼要補充的，後面想到了再補上來吧。

希望對大家有幫助，也歡迎大家指正錯誤或者進行討論。

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ObjC中的TypeEncodings

ObjC 的 type encodings 列表

C 語言基礎資料型別的 type encodings

整型和浮點型資料

布林資料

void、指標和陣列

結構體和聯合體

ObjC 資料型別的 type encodings

類屬性和成員變數的 type encodings

類方法的 type encoding

其它一些 type encodings 細節

protocol 型別的 type encoding

block 型別的 type encoding

關於方法引數的記憶體對齊

總結

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