前回の予告通り、Objective-Cランタイムの解説を始めよう。そのまえに、いくつか準備が必要だ。

ソースコードのダウンロード

まず、Objective-Cランタイムのソースコードの在処を紹介しよう。本連載を読むのにソースコードは必須ではないが、手元にあると何かと便利なことが多いので、ダウンロードしておくことをお勧めする。

この連載では、Mac OS XでのObjective-C実装をもとに解説を行なう。ご存知の方もいると思うが、Mac OS Xは商用OSではあるが、カーネルとBSDレイヤのソースコードは、Darwinと呼ばれるオープンソースプロジェクトの下で公開されている。Objective-Cランタイムのソースコードも、これに含まれている。

ただし、Darwinのソースコードにアクセスするには、ADC (Apple Developer Connection)への登録が必要になる。登録は次のアドレスから行える。Online会員ならば無料である。

ADC Membership

Darwinで公開されているソースコードは、次のアドレスから参照することができる。現在のバージョンは、Mac OS Xは10.4.3、Darwinはそれに合わせた8.3となっている。

Apple - Mac OS X 10.4.3 (Darwin 8.3)

Darwinに含まれる、多数のプロジェクトのソースコードがあると思う。この中の、「objc4」が目的のObjective-Cランタイムである。現在はobjc4-267というバージョンになっている。これをダウンロードしよう。

また、Mac OS Xにも標準で、Objective-Cランタイムのヘッダファイルが含まれている。/usr/include/objcディレクトリにあるファイルがそれだ。こちらを参照してもいいだろう。

ランタイムでは、APIドキュメントも公開されている。こちらも合わせて紹介しておこう。以下のページで見ることができる。

Objective-CランタイムAPIドキュメント

このドキュメントの最初のページにも書かれているが、ランタイムAPIは仕様として決まっているものではなく、それぞれの実装に依存している。あくまで、このドキュメントは、Mac OS X版のランタイムAPIということになる。

クラスとは何か

これで準備は完了だ。では、始めよう。

まず、クラスとは何か、というところから始めよう。ここでは、オブジェクト指向においてクラスとはどういう概念か、ということではなく、Objective-Cでクラスはどう実装されているのか、ということを解説する。

スタート地点として、まず言語仕様を確認しよう。Objective-Cでは、クラスはClass型で表現する。つまり、このClass型の定義が、クラス調査の入り口となる。

Class型の宣言を見てみよう。ダウンロードしたファイルか、includeディレクトリにある、objc.hファイルの中で宣言されている。

つまり、Class型とは、構造体objc_classのポインタであるということが分かる。続いて、この構造体objc_classを調べよう。objc-class.hに定義がある。

これが、クラスの実体だ。クラスとは何か、という問いに対する最も端的な答えは、この構造体になる。もちろん、これだけ見ても全く意味がつかめないので、内部を詳しく調べよう。

クラス構造体で使われている変数は、以下のように分けることができるだろう。

• クラスの情報
  名前を表すname。メタクラスを表すisa。親クラスを表すsuper_class。バージョンを表すversion。クラス情報のフラグを保持するためのinfo
• インスタンス変数の情報
  インスタンス変数のサイズを表すinstance_size。インスタンス変数のリストを表すivars
• メソッドの情報
  メソッドのリストのmethodLists。メソッドをキャッシュしているcache
• プロトコルの情報
  準拠しているプロトコルのリストのprotocols

この構造体を見ると、まず一般的なオブジェクト指向の構成要素である、インスタンス変数とメソッドの情報を含むことが分かるだろう。この情報には、メソッドとインスタンス変数の型と名前も含まれている。これが、メソッドおよびインスタンス変数のメタ情報となる。

他にも、クラスの情報が豊富にあったり、Objective-C特有のものとしてプロトコルの情報があることにも気づくだろう。

次回は、実際にプログラムを動かしながら、もっと詳しく調べていこう。