為了表示我對簡書『飽醉豚』事件的不滿，簡書不再更新，后續(xù)有文章只更新 個人博客和 掘金

歡迎移步 個人博客
或者 掘金

分類的基本使用

• 首先我們定義一個類 YZPerson 繼承自 NSObject

@interface YZPerson : NSObject
@end

• 然后定義一個分類 YZPerson+test1.h

#import "YZPerson.h"

@interface YZPerson (test1)
-(void)run;
@end


#import "YZPerson+test1.h"

@implementation YZPerson (test1)
-(void)run{
    NSLog(@"%s",__func__);
}
@end

• 在控制器 ViewController 中使用

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    YZPerson *person = [[YZPerson alloc] init];
    [person run];
}

• 執(zhí)行結(jié)果為

CateogryDemo[23773:321096] -[YZPerson(test1) run]

注意點：如果原來的類和分類中有同樣的方法，那么執(zhí)行的結(jié)果的是分類中的，例如

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface YZPerson : NSObject
-(void)run;
@end



#import "YZPerson.h"

@implementation YZPerson
-(void)run{
    NSLog(@"%s",__func__);
}
@end

• 執(zhí)行結(jié)果不會發(fā)生變化，依然是

CateogryDemo[23773:321096] -[YZPerson(test1) run]

原因在后面分析

分類的結(jié)構(gòu)

打開終端，進入項目下，執(zhí)行如下命令，生成C語言的文件

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc YZPerson+test1.m

生成 YZPerson+test1.cpp文件

摘取主要代碼如下

struct _category_t {
    const char *name;
    struct _class_t *cls;
    const struct _method_list_t *instance_methods;
    const struct _method_list_t *class_methods;
    const struct _protocol_list_t *protocols;
    const struct _prop_list_t *properties;
};

static struct /*_method_list_t*/ {
    unsigned int entsize;  // sizeof(struct _objc_method)
    unsigned int method_count;
    struct _objc_method method_list[1];
} _OBJC_$_CATEGORY_INSTANCE_METHODS_YZPerson_$_test1 __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = {
    sizeof(_objc_method),
    1,
    {{(struct objc_selector *)"run", "v16@0:8", (void *)_I_YZPerson_test1_run}}
};


extern "C" __declspec(dllimport) struct _class_t OBJC_CLASS_$_YZPerson;

static struct _category_t _OBJC_$_CATEGORY_YZPerson_$_test1 __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = 
{
    "YZPerson",
    0, // &OBJC_CLASS_$_YZPerson,
    (const struct _method_list_t *)&_OBJC_$_CATEGORY_INSTANCE_METHODS_YZPerson_$_test1,
    0,
    0,
    0,
};


static void OBJC_CATEGORY_SETUP_$_YZPerson_$_test1(void ) {
    _OBJC_$_CATEGORY_YZPerson_$_test1.cls = &OBJC_CLASS_$_YZPerson;
}

說明編譯完之后每一個分類都會生成一個

_category_t

的結(jié)構(gòu)體，里面有名稱，對象方法列表，類方法列表，協(xié)議方法列表，屬性列表,如果對應的為空，比如協(xié)議為空，屬性為空，那么結(jié)構(gòu)體中保存的就是0。

objc-runtime-new.h

打開源碼最新的源碼 runtime源碼看，objc-runtime-new.h中分類結(jié)構(gòu)體是這樣的

struct category_t {
    const char *name;
    classref_t cls;
    struct method_list_t *instanceMethods;
    struct method_list_t *classMethods;
    struct protocol_list_t *protocols;
    struct property_list_t *instanceProperties;
    // Fields below this point are not always present on disk.
    struct property_list_t *_classProperties;

    method_list_t *methodsForMeta(bool isMeta) {
        if (isMeta) return classMethods;
        else return instanceMethods;
    }

    property_list_t *propertiesForMeta(bool isMeta, struct header_info *hi);
};

源碼分析

源碼解讀順序

objc-os.mm
_objc_init
map_images
map_images_nolock

objc-runtime-new.mm
_read_images
remethodizeClass
attachCategories
attachLists
realloc、memmove、 memcpy

• 先找到 objc-os.mm 類，里面的

// runtime初始化方法
void _objc_init(void) //
{
    static bool initialized = false;
    if (initialized) return;
    initialized = true;
    
    // fixme defer initialization until an objc-using image is found?
    environ_init();
    tls_init();
    static_init();
    lock_init();
    exception_init();

    _dyld_objc_notify_register(&map_images, load_images, unmap_image);
}

• 繼續(xù)跟下去

map_images(unsigned count, const char * const paths[],
           const struct mach_header * const mhdrs[])
{
    mutex_locker_t lock(runtimeLock);
    return map_images_nolock(count, paths, mhdrs);
}

• 查看

map_images_nolock

找到

if (hCount > 0) {
        _read_images(hList, hCount, totalClasses, unoptimizedTotalClasses);
    }

到了文件 objc-runtime-new.mm 中

void _read_images(header_info **hList, uint32_t hCount, int totalClasses, int unoptimizedTotalClasses)
{
    // 關(guān)鍵代碼
     remethodizeClass(cls);
     // 關(guān)鍵代碼
     remethodizeClass(cls->ISA());

}

static void remethodizeClass(Class cls)
{
    category_list *cats;
    bool isMeta;

    runtimeLock.assertLocked();

    isMeta = cls->isMetaClass();

    // Re-methodizing: check for more categories
    if ((cats = unattachedCategoriesForClass(cls, false/*not realizing*/))) {
        if (PrintConnecting) {
            _objc_inform("CLASS: attaching categories to class '%s' %s", 
                         cls->nameForLogging(), isMeta ? "(meta)" : "");
        }
        
        attachCategories(cls, cats, true /*flush caches*/);        
        free(cats);
    }
}

主要代碼合注釋已經(jīng)在代碼中展示了

static void 
attachCategories(Class cls, category_list *cats, bool flush_caches)
{
    // cats 分類列表
    if (!cats) return;
    if (PrintReplacedMethods) printReplacements(cls, cats);
    
    bool isMeta = cls->isMetaClass();
    // 方法數(shù)組 二維數(shù)組
    // fixme rearrange to remove these intermediate allocations
    method_list_t **mlists = (method_list_t **)
    malloc(cats->count * sizeof(*mlists));
    // 屬性數(shù)組 二維數(shù)組
    property_list_t **proplists = (property_list_t **)
    malloc(cats->count * sizeof(*proplists));
    // 協(xié)議數(shù)組 二維數(shù)組
    protocol_list_t **protolists = (protocol_list_t **)
    malloc(cats->count * sizeof(*protolists));
    
    // Count backwards through cats to get newest categories first
    int mcount = 0;
    int propcount = 0;
    int protocount = 0;
    int i = cats->count;
    bool fromBundle = NO;
    // 這個while循環(huán) 合并分類中的 對象方法 屬性 協(xié)議
    while (i--) {
        // 取出某個分類
        auto& entry = cats->list[i];
        // 取出分類中的對象方法
        method_list_t *mlist = entry.cat->methodsForMeta(isMeta);
        if (mlist) {
            mlists[mcount++] = mlist;
            fromBundle |= entry.hi->isBundle();
        }
        // 取出分類中的屬性
        property_list_t *proplist =
        entry.cat->propertiesForMeta(isMeta, entry.hi);
        if (proplist) {
            proplists[propcount++] = proplist;
        }
        // 取出分類中的協(xié)議
        protocol_list_t *protolist = entry.cat->protocols;
        if (protolist) {
            protolists[protocount++] = protolist;
        }
    }
    // 得到類對象里面的數(shù)據(jù)
    auto rw = cls->data();
    
    prepareMethodLists(cls, mlists, mcount, NO, fromBundle);
    // 所有分類的對象方法，附加到類對象的方法列表中
    rw->methods.attachLists(mlists, mcount);
    free(mlists);
    if (flush_caches  &&  mcount > 0) flushCaches(cls);
    // 所有分類的屬性，附加到類對象的屬性列表中，
    rw->properties.attachLists(proplists, propcount);
    free(proplists);
    // 所有分類的協(xié)議，附加到類對象的協(xié)議列表中
    rw->protocols.attachLists(protolists, protocount);
    free(protolists);
}

memmove memcpy

上面的代碼繼續(xù)跟下去來到了

void attachLists(List* const * addedLists, uint32_t addedCount) {
        if (addedCount == 0) return;
        
        if (hasArray()) {
            // many lists -> many lists
            uint32_t oldCount = array()->count;
            uint32_t newCount = oldCount + addedCount;
            setArray((array_t *)realloc(array(), array_t::byteSize(newCount)));
            array()->count = newCount;
            // 內(nèi)存挪動
            memmove(array()->lists + addedCount, 
                            array()->lists,
                    oldCount * sizeof(array()->lists[0]));
            // 內(nèi)存拷貝
            memcpy(array()->lists, addedLists,
                   addedCount * sizeof(array()->lists[0]));
        }
        else if (!list  &&  addedCount == 1) {
            // 0 lists -> 1 list
            list = addedLists[0];
        }
        else {
            // 1 list -> many lists
            List* oldList = list;
            uint32_t oldCount = oldList ? 1 : 0;
            uint32_t newCount = oldCount + addedCount;
            setArray((array_t *)malloc(array_t::byteSize(newCount)));
            array()->count = newCount;
            if (oldList) array()->lists[addedCount] = oldList;
            memcpy(array()->lists, addedLists,
                   addedCount * sizeof(array()->lists[0]));
        }
    }

其中關(guān)鍵代碼是

// 內(nèi)存挪動
 memmove(array()->lists + addedCount,
                    array()->lists,
                    oldCount * sizeof(array()->lists[0]));
// 內(nèi)存拷貝
 memcpy(array()->lists, addedLists,
                   addedCount * sizeof(array()->lists[0]));

關(guān)于memcpy與memmove的區(qū)別，可以參考 memcpy與memmove的區(qū)別

簡單總結(jié)就是：

區(qū)別就在于關(guān)鍵字restrict, memcpy假定兩塊內(nèi)存區(qū)域沒有數(shù)據(jù)重疊，而memmove沒有這個前提條件。如果復制的兩個區(qū)域存在重疊時使用memcpy，其結(jié)果是不可預知的，有可能成功也有可能失敗的，所以如果使用了memcpy,程序員自身必須確保兩塊內(nèi)存沒有重疊部分

總結(jié)

合并分類的時候，其方法列表等，不會覆蓋掉原來類中的方法，是共存的。但是分類中的方法在前面，原來的類中的方法在后面，調(diào)用的時候，就會調(diào)用分類中的方法，如果多個分類有同樣的方法，后編譯的分類會調(diào)用。

問題

Category的使用場合是什么？

• 不同模塊的功能區(qū)分開來，可以使用分類實現(xiàn)

Category的實現(xiàn)原理

• Category編譯之后的底層結(jié)構(gòu)是struct category_t，里面存儲著分類的對象方法、類方法、屬性、協(xié)議信息
  在程序運行的時候，runtime會將Category的數(shù)據(jù)，合并到類信息中（類對象、元類對象中）

Category和Class Extension的區(qū)別是什么？

Class Extension在編譯的時候，它的數(shù)據(jù)就已經(jīng)包含在類信息中
Category是在運行時，才會將數(shù)據(jù)合并到類信息中

Category中有l(wèi)oad方法嗎？load方法是什么時候調(diào)用的？load 方法能繼承嗎？

有l(wèi)oad方法
load方法在runtime加載類、分類的時候調(diào)用
load方法可以繼承，但是一般情況下不會主動去調(diào)用load方法，都是讓系統(tǒng)自動調(diào)用

Category能否添加成員變量？如果可以，如何給Category添加成員變量？

• 不能直接給Category添加成員變量，但是可以間接實現(xiàn)Category有成員變量的效果,關(guān)聯(lián)對象

本文相關(guān)代碼github地址 github

本文參考資料:

runtime源碼

iOS底層原理

memcpy與memmove的區(qū)別

更多資料，歡迎關(guān)注個人公眾號，不定時分享各種技術(shù)文章。

image