一、背景

因?yàn)榉诸惖牡讓咏Y(jié)構(gòu)不能添加成員變量，要想實(shí)現(xiàn)成員變量的效果，可以使用runtime關(guān)聯(lián)對(duì)象去實(shí)現(xiàn)

二、分類不能添加成員變量的原因

• 有個(gè)問題需要注意下，分類是能聲明屬性，但是不能添加成員變量，這個(gè)很容易混淆。
  
  但是在分類里是不一樣的，在聲明屬性在分類里，不會(huì)自動(dòng)添加成員變量，也不會(huì)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)set和get方法。
  
  在分類中添加成員變量會(huì)報(bào)Instance variables may not be placed in categories實(shí)例變量不能放在類別中的錯(cuò)誤
  

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• 分類底層結(jié)構(gòu)

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);
};

從分類的底層結(jié)構(gòu)中可以看到，底層結(jié)構(gòu)中有存放實(shí)例方法、類方法、協(xié)議和屬性的地方，但是沒有存放成員變量的地方，所以從底層結(jié)構(gòu)上就決定了無法添加成員變量。

三、runtime關(guān)聯(lián)對(duì)象實(shí)現(xiàn)分類添加成員變量的效果

• 關(guān)聯(lián)對(duì)象API
  添加關(guān)聯(lián)對(duì)象

void objc_setAssociatedObject(id object, const void * key,
                                    id value, objc_AssociationPolicy policy)

第一個(gè)參數(shù)：填為哪個(gè)對(duì)象去添加關(guān)聯(lián)對(duì)象的(一般填self)
第二個(gè)參數(shù)：關(guān)聯(lián)對(duì)象的key，后面獲取關(guān)聯(lián)對(duì)象就是根據(jù)這個(gè)key去獲取的
第三個(gè)參數(shù)：關(guān)聯(lián)對(duì)象的值
第四個(gè)參數(shù)：關(guān)聯(lián)對(duì)象策略

typedef OBJC_ENUM(uintptr_t, objc_AssociationPolicy) {
OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0, // assign
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1, // strong, nonatomic
OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3, // copy, nonatomic
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401, // strong, atomic
OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403 // copy, atomic
};

• 獲取關(guān)聯(lián)對(duì)象

id objc_getAssociatedObject(id object, const void * key)

第一個(gè)參數(shù)：需要關(guān)聯(lián)對(duì)象的對(duì)象
第二個(gè)參數(shù)：關(guān)聯(lián)對(duì)象的key，跟添加關(guān)聯(lián)對(duì)象時(shí)一樣的

• 移除關(guān)聯(lián)對(duì)象

void objc_removeAssociatedObjects(id object)

參數(shù)：需要關(guān)聯(lián)對(duì)象的對(duì)象

• 實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)對(duì)象添加成員變量效果
  1、先在分類中添加頭文件#import <objc/runtime.h>
  2、在分類中聲明屬性
  3、在分類中實(shí)現(xiàn)set和get方法

- (void)setName:(NSString *)name
{
    objc_setAssociatedObject(self, @selector(name), name, OBJC_ASSOCIATION_COPY);
}

- (NSString *)name
{
    return objc_getAssociatedObject(self, @selector(name));
}

這樣就能實(shí)現(xiàn)為分類添加成員變量的效果了

四、關(guān)聯(lián)對(duì)象原理

• 關(guān)聯(lián)對(duì)象存放在哪
  關(guān)聯(lián)對(duì)象并不是像本類的成員變量保存在本類中，因?yàn)榉诸惖讓咏Y(jié)構(gòu)中沒有存放的地方，關(guān)聯(lián)對(duì)象是存放在全局的AssociationsManager中。
• AssociationsManager中有個(gè)AssociationsHashMap類似于字典一樣的結(jié)構(gòu)

class AssociationsManager {
    // associative references: object pointer -> PtrPtrHashMap.
    static AssociationsHashMap *_map;
public:
    AssociationsManager()   { AssociationsManagerLock.lock(); }
    ~AssociationsManager()  { AssociationsManagerLock.unlock(); }
    
    AssociationsHashMap &associations() {
        if (_map == NULL)
            _map = new AssociationsHashMap();
        return *_map;
    }
};

• AssociationsHashMap中以需要關(guān)聯(lián)對(duì)象的對(duì)象為key(關(guān)聯(lián)對(duì)象的一個(gè)參數(shù))，保存中這個(gè)對(duì)象的所有被關(guān)聯(lián)的屬性，value為ObjectAssociationMap

    class AssociationsHashMap : public unordered_map<disguised_ptr_t, ObjectAssociationMap *, DisguisedPointerHash, DisguisedPointerEqual, AssociationsHashMapAllocator> {
    public:
        void *operator new(size_t n) { return ::malloc(n); }
        void operator delete(void *ptr) { ::free(ptr); }
    };

• ObjectAssociationMap中是已添加關(guān)聯(lián)對(duì)象的key值作為key值的，value為ObjcAssociation，而ObjcAssociation里是包含了關(guān)聯(lián)對(duì)象的值和關(guān)聯(lián)策略

class ObjectAssociationMap : public std::map<void *, ObjcAssociation, ObjectPointerLess, ObjectAssociationMapAllocator>

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