2.Runtime儲(chǔ)備知識(shí)

2.1.前言

? ? ? ?在體驗(yàn)中，我寫過(guò)這樣一句話“并且我認(rèn)為這個(gè)技術(shù)算是高階開(kāi)發(fā)里面一個(gè)投機(jī)的技巧，絕大多數(shù)的UI開(kāi)發(fā)都不會(huì)使用runtime，容易出現(xiàn)很嚴(yán)重的問(wèn)題，并且官方也不是特別推薦使用”。

? ? ? ? 但是經(jīng)過(guò)了第一張?bào)w驗(yàn)，我會(huì)告訴你。雖然說(shuō)第一在UI開(kāi)發(fā)中你可能不會(huì)經(jīng)常使用，第二使用不當(dāng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)很嚴(yán)重的問(wèn)題。第三官方也不是推薦使用的。但是??！即使你并不使用，學(xué)習(xí)Objective-C的運(yùn)行時(shí)Runtime系統(tǒng)也是非常有必要的，并且當(dāng)你學(xué)會(huì)了Runtime系統(tǒng)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)你可以在任何地方使用到它。畢竟Runtime系統(tǒng)被稱之為iOS開(kāi)發(fā)的黑魔法。

? ? ? ?Objective-C提供了編譯運(yùn)行時(shí)，只要有可能，它都可以動(dòng)態(tài)地運(yùn)作。這意味著不僅需要編譯器，還需要運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)執(zhí)行編譯的代碼。運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)充當(dāng)Objective-C語(yǔ)言的操作系統(tǒng)，有了它才能運(yùn)作。

? ? ? ?運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)所提供功能是非常強(qiáng)大的，在一些第三方庫(kù)開(kāi)發(fā)中是經(jīng)常使用到的。比如，蘋果不允許我們給Category追加擴(kuò)展屬性，是因?yàn)樗粫?huì)自動(dòng)生成成員變量，那么我們通過(guò)運(yùn)行時(shí)就可以很好的解決這個(gè)問(wèn)題。另外，常見(jiàn)的模型轉(zhuǎn)字典或者字典轉(zhuǎn)模型，對(duì)象歸檔等。后續(xù)我們?cè)賮?lái)學(xué)習(xí)如何應(yīng)用，本節(jié)只是講講理論。

2.2.與Runtime交互

? ? ? ?在使用runtime中，我們會(huì)通過(guò)如下三種方法來(lái)使用runtime。并且使用的難度級(jí)風(fēng)險(xiǎn)也越來(lái)越大。

通過(guò)Objective-C源代碼

通過(guò)Foundation庫(kù)中定義的NSObject提供的方法

通過(guò)直接調(diào)用runtime方法

2.2.1.通過(guò)Objective-C源代碼

安全系數(shù)及難度：零

? ? ? ?在我們?nèi)粘ｉ_(kāi)發(fā)中，所有編寫的Objective-C代碼系統(tǒng)都會(huì)自動(dòng)幫助我們編譯成runtime代碼。我們使用它只是寫源代碼并編譯源代碼。當(dāng)編譯包含Objective-C類和方法的代碼時(shí)，編譯器會(huì)創(chuàng)建實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)言動(dòng)態(tài)特性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和函數(shù)調(diào)用。

2.2.2.通過(guò)NSObject提供的方法

安全系數(shù)及難度：低級(jí)

? ? ? ? 在Cocoa編程中，大部分的類都繼承于NSObject，也就是說(shuō)NSObject通常是根類，大部分的類都繼承于NSObject。有些特殊的情況下，NSObject只是提供了它應(yīng)該要做什么的模板，卻沒(méi)有提供所有必須的代碼。

? ? ? ?有些NSObject提供的方法僅僅是為了查詢運(yùn)動(dòng)時(shí)系統(tǒng)的相關(guān)信息，這此方法都可以反查自己。比如-isKindOfClass:和-isMemberOfClass:都是用于查詢?cè)诶^承體系中的位置。-respondsToSelector:指明是否接受特定的消息。+conformsToProtocol:指明是否要求實(shí)現(xiàn)在指定的協(xié)議中聲明的方法。-methodForSelector:提供方法實(shí)現(xiàn)的地址。

2.2.3.通過(guò)直接調(diào)用runtime函數(shù)

安全系數(shù)及難度：高級(jí)

runtime庫(kù)函數(shù)在usr/include/objc目錄下，我們主要關(guān)注是這兩個(gè)頭文件：

#import <objc/runtime.h>

#import <objc/objc.h>

2.3.消息（Message）

? ? ? ?為什么叫消息呢？因?yàn)槊嫦驅(qū)ο缶幊讨?，?duì)象調(diào)用方法叫做發(fā)送消息。在編譯時(shí)，應(yīng)用的源代碼就會(huì)被編將對(duì)象發(fā)送消息轉(zhuǎn)換成runtime的objc_msgSend函數(shù)調(diào)用。

? ? ? ?在Objective-C，消息在運(yùn)行時(shí)并不要求實(shí)現(xiàn)。編譯器會(huì)轉(zhuǎn)換消息表達(dá)式：

[receiver message];

? ? ? ?在編譯時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)換成類似這樣的函數(shù)調(diào)用：

id objc_msgSend(id self,SEL op,...)

? ? ? ? 具體會(huì)轉(zhuǎn)換成哪個(gè)，我們來(lái)看看官方的文章注釋：

/**

* Sends a message with a simple return value to an instance of a class.

* @param self A pointer to the instance of the class that is to receive the message.

* @param op The selector of the method that handles the message.

* @param ...

*?? A variable argument list containing the arguments to the method.

* @return The return value of the method.

* @note When it encounters a method call, the compiler generates a call to one of the

*??functions \c objc_msgSend, \c objc_msgSend_stret, \c objc_msgSendSuper, or \c objc_msgSendSuper_stret.

*??Messages sent to an object’s superclass (using the \c super keyword) are sent using \c objc_msgSendSuper;

*??other messages are sent using \c objc_msgSend. Methods that have data structures as return values

*??are sent using \c objc_msgSendSuper_stret and \c objc_msgSend_stret.

*/

? ? ? ? 也就是說(shuō)，我們是通過(guò)編譯器來(lái)自動(dòng)轉(zhuǎn)換成運(yùn)行時(shí)代碼時(shí)，它會(huì)根據(jù)類型自動(dòng)轉(zhuǎn)換成下面的其它一個(gè)函數(shù)：

objc_msgSend：其它普通的消息都會(huì)通過(guò)該函數(shù)來(lái)發(fā)送

objc_msgSend_stret：消息中需要有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為返回值時(shí)，會(huì)通過(guò)該函數(shù)來(lái)發(fā)送消息并接收返回值

objc_msgSendSuper：與objc_msgSend函數(shù)類似，只是它把消息發(fā)送給父類實(shí)例

objc_msgSendSuper_stret：與objc_msgSend_stret函數(shù)類似，只是它把消息發(fā)送給父類實(shí)例并接收數(shù)組結(jié)構(gòu)作為返回值

? ? ? ?另外，如果函數(shù)返回值是浮點(diǎn)類型，官方說(shuō)明如下：

? ? ? ?注意：有另外一個(gè)需要注意的地方是當(dāng)函數(shù)返回的值是浮點(diǎn)類型是，官方注釋有這樣的解釋：

/* Floating-point-returning Messaging Primitives

*

* Use these functions to call methods that return floating-point values

* on the stack.

* Consult your local function call ABI documentation for details.

*

* arm:????objc_msgSend_fpret not used

* i386:?? objc_msgSend_fpret used for `float`, `double`, `long double`.

* x86-64: objc_msgSend_fpret used for `long double`.

*

* arm:????objc_msgSend_fp2ret not used

* i386:?? objc_msgSend_fp2ret not used

* x86-64: objc_msgSend_fp2ret used for `_Complex long double`.

*

* These functions must be cast to an appropriate function pointer type

* before being called.

*/

? ? ? ?其實(shí)總來(lái)來(lái)說(shuō)不用擔(dān)心這個(gè)問(wèn)題，只需要調(diào)用objc_msgSend_fpret函數(shù)就好了。

? ? ? ? 注意事項(xiàng)：一定要調(diào)用所調(diào)用的API支持哪些平臺(tái)，亂調(diào)在導(dǎo)致部分平臺(tái)上不支持而崩潰的。

? ? ? ?現(xiàn)在我們來(lái)看看當(dāng)消息被發(fā)送到實(shí)例對(duì)象時(shí)，它是如何處理的：

消息傳遞

? ? ? ? 這個(gè)算是iOS開(kāi)發(fā)消息傳遞的基礎(chǔ)知識(shí)了，就不在更多解釋。一直找到NSObject如果都還沒(méi)有找到，就會(huì)崩潰報(bào)錯(cuò)Unreconized selector。

2.4.Message Forwarding

? ? ? ?當(dāng)發(fā)送消息給一個(gè)不處理該消息的對(duì)象是錯(cuò)誤的。然后在宣布錯(cuò)誤之前，運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)給了接收消息的對(duì)象處理消息的第二個(gè)機(jī)會(huì)。

? ? ? ?當(dāng)某對(duì)象不處理某消息時(shí)，可以通過(guò)重寫-forwardInvocation:方法來(lái)提供一個(gè)默認(rèn)的消息響應(yīng)或者避免出錯(cuò)。當(dāng)對(duì)象中找不到方法實(shí)現(xiàn)時(shí)，會(huì)按照類繼承關(guān)系一層層往上找。我們看看類繼承關(guān)系圖：

類繼承關(guān)系圖

? ? ? ?所有元類中的isa指針都指向根元類，而根元類的isa指針則指向自身。根元類是繼承于根類的，與根類的結(jié)構(gòu)體成員一致，都是objc_class結(jié)構(gòu)體，不同的是根元類的isa指針指向自身，而根類的isa指針為nil

我們?cè)倏纯聪⑻幚砹鞒蹋?/p>

消息處理

? ? ? ? 當(dāng)對(duì)象查詢不到相關(guān)的方法，消息得不到該對(duì)象處理，會(huì)啟動(dòng)“消息轉(zhuǎn)發(fā)”機(jī)制。消息轉(zhuǎn)發(fā)還分為幾個(gè)階段：先詢問(wèn)receiver或者說(shuō)是它所屬的類是否能動(dòng)態(tài)添加方法，以處理當(dāng)前這個(gè)消息，這叫做“動(dòng)態(tài)方法解析”，runtime會(huì)通過(guò)+resolveInstanceMethod:判斷能否處理。如果runtime完成動(dòng)態(tài)添加方法的詢問(wèn)之后，receiver仍然無(wú)法正常響應(yīng)則Runtime會(huì)繼續(xù)向receiver詢問(wèn)是否有其它對(duì)象即其它receiver能處理這條消息，若返回能夠處理的對(duì)象，Runtime會(huì)把消息轉(zhuǎn)給返回的對(duì)象，消息轉(zhuǎn)發(fā)流程也就結(jié)束。若無(wú)對(duì)象返回，Runtime會(huì)把消息有關(guān)的全部細(xì)節(jié)都封裝到NSInvocation對(duì)象中，再給receiver最后一次機(jī)會(huì)，令其設(shè)法解決當(dāng)前還未處理的這條消息。

? ? ? ? 我們可以這樣理解：

? ? ? ? 向一個(gè)對(duì)象發(fā)送它不處理的消息是一個(gè)會(huì)報(bào)錯(cuò)，但在報(bào)錯(cuò)之前 Runtime系統(tǒng)會(huì)給接收對(duì)象來(lái)處理這些錯(cuò)誤的機(jī)會(huì)。這個(gè)需要用到以下方法:

-(void) forwardInvocation: (NSInvocation*)invocation

? ? ? ? 如果對(duì)象沒(méi)有實(shí)現(xiàn)這個(gè)方法，就調(diào)用NSObject 的forwardInvocation:方法。那句不能識(shí)別消息的錯(cuò)誤，實(shí)際就是NSObject 的forwardInvocation 拋出來(lái)的異常。

? ? ? ? 也就是說(shuō)，Message Forwarding的作用就是你可以覆蓋forwardInvocation方法，來(lái)改變NSObject 的拋異常的處理方式。所以，你可以把A不能處理的消息轉(zhuǎn)發(fā)給B去處理。

提示：消息處理越往后，開(kāi)銷也就會(huì)越大，因此最好直接在第一步就可以得到消息處理。

? ? ? ? 我們來(lái)看看NSInvocation官方頭文件：

@interfaceNSInvocation:

NSObject{

@private

__strongvoid*_frame;

__strongvoid*_retdata;

id_signature;

id_container;

uint8_t_retainedArgs;

uint8_t_reserved[15];

}

+(NSInvocation*)invocationWithMethodSignature:(NSMethodSignature*)sig;

@property(readonly,retain)NSMethodSignature*methodSignature;

-(void)retainArguments;

@property(readonly)BOOLargumentsRetained;

@property(nullable,assign)idtarget;

@propertySELselector;

-(void)getReturnValue:(void*)retLoc;

-(void)setReturnValue:(void*)retLoc;

-(void)getArgument:(void*)argumentLocationatIndex:(NSInteger)idx;

-(void)setArgument:(void*)argumentLocationatIndex:(NSInteger)idx;

-(void)invoke;

-(void)invokeWithTarget:(id)target;

@end

? ? ? ? 實(shí)際上NSInvocation是一個(gè)包含了target、selector ，Arguments，也就是它包含了向一個(gè)對(duì)象發(fā)送消息的所有元素:對(duì)象、方法名、參數(shù)序列?？梢哉{(diào)用NSInvocation 的invoke 方法將這個(gè)消息激活。

? ? ? ? 后面Message Forwarding會(huì)單獨(dú)繼續(xù)精講。這里做一個(gè)理解。

2.5.類與對(duì)象基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

2.5.1.Class

? ? ? ? Objective-C類是由Class類型來(lái)表示的，它實(shí)際上是一個(gè)指向objc_class結(jié)構(gòu)體的指針。

? ? ? ? 查看objc/objc.h中Class的定義如下：

/// An opaque type that represents an Objective-C class.

typedefstructobjc_class*Class;

? ? ? ? ?查看objc/runtime.h中objc_class結(jié)構(gòu)體的定義如下：

structobjc_class{

ClassisaOBJC_ISA_AVAILABILITY;

#if !__OBJC2__

Classsuper_classOBJC2_UNAVAILABLE;//

父類

constchar*nameOBJC2_UNAVAILABLE;//

類名

longversionOBJC2_UNAVAILABLE;//

類的版本信息，默認(rèn)為0

longinfoOBJC2_UNAVAILABLE;//

類信息，供運(yùn)行期使用的一些位標(biāo)識(shí)

longinstance_sizeOBJC2_UNAVAILABLE;//

該類的實(shí)例變量大小

structobjc_ivar_list*ivarsOBJC2_UNAVAILABLE;//

該類的成員變量鏈表

structobjc_method_list**methodListsOBJC2_UNAVAILABLE;//

方法定義的鏈表

structobjc_cache*cacheOBJC2_UNAVAILABLE;//

方法緩存

structobjc_protocol_list*protocolsOBJC2_UNAVAILABLE;//

協(xié)議鏈表

#endif

}OBJC2_UNAVAILABLE;

? ? ? ? ?我們可以看到每個(gè)類結(jié)構(gòu)體都會(huì)有一個(gè)isa指針，它是指向元類的。它還有一個(gè)父類指針super_class，指針父類。還包含了類的名稱name、類的版本信息version、類的一些標(biāo)識(shí)信息info、實(shí)例大小instance_size、成員變量地址列表ivars、方法地址列表methodLists、緩存最近使用的方法地址cache、協(xié)議列表protocols。其中有一下幾個(gè)字段是我們需要特別關(guān)注的：

isa：需要注意的是在Objective-C中，所有的類自身也是一個(gè)對(duì)象，這個(gè)對(duì)象的Class里面也有一個(gè)isa指針，它指向metaClass(元類)，我們會(huì)在后面介紹它。

super_class：指向該類的父類，如果該類已經(jīng)是最頂層的根類(如NSObject或NSProxy)，則super_class為NULL。

cache：用于緩存最近使用的方法。一個(gè)接收者對(duì)象接收到一個(gè)消息時(shí)，它會(huì)根據(jù)isa指針去查找能夠響應(yīng)這個(gè)消息的對(duì)象。在實(shí)際使用中，這個(gè)對(duì)象只有一部分方法是常用的，很多方法其實(shí)很少用或者根本用不上。這種情況下，如果每次消息來(lái)時(shí)，我們都是methodLists中遍歷一遍，性能勢(shì)必很差。這時(shí)，cache就派上用場(chǎng)了。在我們每次調(diào)用過(guò)一個(gè)方法后，這個(gè)方法就會(huì)被緩存到cache列表中，下次調(diào)用的時(shí)候runtime就會(huì)優(yōu)先去cache中查找，如果cache沒(méi)有，才去methodLists中查找方法。這樣，對(duì)于那些經(jīng)常用到的方法的調(diào)用，但提高了調(diào)用的效率。

version：我們可以使用這個(gè)字段來(lái)提供類的版本信息。這對(duì)于對(duì)象的序列化非常有用，它可是讓我們識(shí)別出不同類定義版本中實(shí)例變量布局的改變。

? ? ? ? ?針對(duì)cache，我們用下面例子來(lái)說(shuō)明其執(zhí)行過(guò)程：

NSArray*array=[[NSArrayalloc]init];

其流程是：

? ? ? ? [NSArray alloc]先被執(zhí)行。因?yàn)镹SArray沒(méi)有+alloc方法，于是去父類NSObject去查找。

? ? ? ? 檢測(cè)NSObject是否響應(yīng)+alloc方法，發(fā)現(xiàn)響應(yīng)，于是檢測(cè)NSArray類，并根據(jù)其所需的內(nèi)存空間大小開(kāi)始分配內(nèi)存空間，然后把isa指針指向NSArray類。同時(shí)，+alloc也被加進(jìn)cache列表里面。

? ? ? ? 接著，執(zhí)行-init方法，如果NSArray響應(yīng)該方法，則直接將其加入cache；如果不響應(yīng)，則去父類查找。

? ? ? ? ?在后期的操作中，如果再以[[NSArray alloc] init]這種方式來(lái)創(chuàng)建數(shù)組，則會(huì)直接從cache中取出相應(yīng)的方法，直接調(diào)用。

2.5.1.1.objc_object與id

? ? ? ? ?objc_object是表示一個(gè)類的實(shí)例的結(jié)構(gòu)體，它的定義如下(objc/objc.h)：

#if !OBJC_TYPES_DEFINED

/// An opaque type that represents an Objective-C class.

typedefstructobjc_class*Class;

/// Represents an instance of a class.

structobjc_object{

ClassisaOBJC_ISA_AVAILABILITY;

};

/// A pointer to an instance of a class.

typedefstructobjc_object*id;

#endif

? ? ? ?從官方的頭文件可以看到objc_object是一個(gè)結(jié)構(gòu)體并且只有一個(gè)成員，即指向其類的isa指針。這樣，當(dāng)我們向一個(gè)Objective-C對(duì)象發(fā)送消息時(shí)，runtime系統(tǒng)會(huì)根據(jù)實(shí)例對(duì)象的isa指針找到這個(gè)實(shí)例對(duì)象所屬的類。Runtime系統(tǒng)會(huì)在類的方法列表及父類的方法列表中去尋找與消息對(duì)應(yīng)的selector指向的方法。找到后即運(yùn)行這個(gè)方法。

? ? ? ?當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)特定類的實(shí)例對(duì)象時(shí)，分配的內(nèi)存包含一個(gè)objc_object數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然后是類的實(shí)例變量的數(shù)據(jù)。NSObject類的alloc和allocWithZone:方法使用函數(shù)class_createInstance來(lái)創(chuàng)建objc_object數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

? ? ? ?另外還有我們常見(jiàn)的id，它是一個(gè)objc_object結(jié)構(gòu)類型的指針。它的存在可以讓我們實(shí)現(xiàn)類似于C++中泛型的一些操作。該類型的對(duì)象可以轉(zhuǎn)換為任何一種對(duì)象，有點(diǎn)類似于C語(yǔ)言中void *指針類型的作用。

2.5.1.2.objc_cache

? ? ? ? 上面提到了objc_class結(jié)構(gòu)體中的cache字段，它用于緩存調(diào)用過(guò)的方法。這個(gè)字段是一個(gè)指向objc_cache結(jié)構(gòu)體的指針，其定義如下：

typedefstructobjc_cache*CacheOBJC2_UNAVAILABLE;

#define CACHE_BUCKET_NAME(B)??((B)->method_name)

#define CACHE_BUCKET_IMP(B)?? ((B)->method_imp)

#define CACHE_BUCKET_VALID(B) (B)

#ifndef __LP64__

#define CACHE_HASH(sel, mask) (((uintptr_t)(sel)>>2) & (mask))

#else

#define CACHE_HASH(sel, mask) (((unsigned int)((uintptr_t)(sel)>>3)) & (mask))

#endif

structobjc_cache{

unsignedintmask/* total = mask + 1 */OBJC2_UNAVAILABLE;

unsignedintoccupiedOBJC2_UNAVAILABLE;

Methodbuckets[1]OBJC2_UNAVAILABLE;

};

該結(jié)構(gòu)體的字段描述如下：

mask：一個(gè)整數(shù)，指定分配的緩存bucket的總數(shù)。在方法查找過(guò)程中，Objective-C runtime使用這個(gè)字段來(lái)確定開(kāi)始線性查找數(shù)組的索引位置。指向方法selector的指針與該字段做一個(gè)AND位操作(index = (mask & selector))。這可以作為一個(gè)簡(jiǎn)單的hash散列算法。

occupied：一個(gè)整數(shù)，指定實(shí)際占用的緩存bucket的總數(shù)。

buckets：指向Method數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)指針的數(shù)組。這個(gè)數(shù)組可能包含不超過(guò)mask+1個(gè)元素。需要注意的是，指針可能是NULL，表示這個(gè)緩存bucket沒(méi)有被占用，另外被占用的bucket可能是不連續(xù)的。這個(gè)數(shù)組可能會(huì)隨著時(shí)間而增長(zhǎng)。

2.5.2.元類(Meta Class)

? ? ? ? 在上面我們提到，所有的類自身也是一個(gè)對(duì)象，我們可以向這個(gè)對(duì)象發(fā)送消息(即調(diào)用類方法)。如：

NSArray*array=[NSArrayarray];

? ? ? ? 這個(gè)例子中，+array消息發(fā)送給了NSArray類，而這個(gè)NSArray也是一個(gè)對(duì)象。既然是對(duì)象，那么它也是一個(gè)objc_object指針，它包含一個(gè)指向其類的一個(gè)isa指針。那么這些就有一個(gè)問(wèn)題了，這個(gè)isa指針指向什么呢？為了調(diào)用+array方法，這個(gè)類的isa指針必須指向一個(gè)包含這些類方法的一個(gè)objc_class結(jié)構(gòu)體。這就引出了meta-class的概念

meta-class是一個(gè)類對(duì)象的類。

? ? ? ? 當(dāng)我們向一個(gè)對(duì)象發(fā)送消息時(shí)，runtime會(huì)在這個(gè)對(duì)象所屬的這個(gè)類的方法列表中查找方法；而向一個(gè)類發(fā)送消息時(shí)，會(huì)在這個(gè)類的meta-class的方法列表中查找。

? ? ? ? ?meta-class之所以重要，是因?yàn)樗鎯?chǔ)著一個(gè)類的所有類方法。每個(gè)類都會(huì)有一個(gè)單獨(dú)的meta-class，因?yàn)槊總€(gè)類的類方法基本不可能完全相同。

? ? ? ? 其實(shí)，meta-class也是一個(gè)類，也可以向它發(fā)送一個(gè)消息，那么它的isa又是指向什么呢？為了不讓這種結(jié)構(gòu)無(wú)限延伸下去，Objective-C的設(shè)計(jì)者讓所有的meta-class的isa指向基類的meta-class，以此作為它們的所屬類。即，任何NSObject繼承體系下的meta-class都使用NSObject的meta-class作為自己的所屬類，而基類的meta-class的isa指針是指向它自己。這樣就形成了一個(gè)完美的閉環(huán)。

? ? ? ? 通過(guò)上面的描述，再加上對(duì)objc_class結(jié)構(gòu)體中super_class指針的分析，我們就可以描繪出類及相應(yīng)meta-class類的一個(gè)繼承體系了，如下圖所示：

類及相應(yīng)meta-class類的一個(gè)繼承體系

? ? ? ? 對(duì)于NSObject繼承體系來(lái)說(shuō)，其實(shí)例方法對(duì)體系中的所有實(shí)例、類和meta-class都是有效的；而類方法對(duì)于體系內(nèi)的所有類和meta-class都是有效的。

3.操作函數(shù)

3.1.類名(name)

/**

* Returns the name of a class.

*

* @param cls A class object.

*

* @return The name of the class, or the empty string if \e cls is \c Nil.

*/

OBJC_EXPORTconstchar*class_getName(Classcls)

__OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_5,__IPHONE_2_0);

? ? ? ? 對(duì)于class_getName函數(shù)，如果傳入的cls為Nil，則返回一個(gè)char字字符串。

3.2.父類(super_class)和元類(meta-class)

/**

* Returns a Boolean value that indicates whether a class object is a metaclass.

*

* @param cls A class object.

*

* @return \c YES if \e cls is a metaclass, \c NO if \e cls is a non-meta class,

*??\c NO if \e cls is \c Nil.

*/

OBJC_EXPORTBOOLclass_isMetaClass(Classcls)

__OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_5,__IPHONE_2_0);

/**

* Returns the superclass of a class.

*

* @param cls A class object.

*

* @return The superclass of the class, or \c Nil if

*??\e cls is a root class, or \c Nil if \e cls is \c Nil.

*

* @note You should usually use \c NSObject's \c superclass method instead of this function.

*/

OBJC_EXPORTClassclass_getSuperclass(Classcls)

__OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_5,__IPHONE_2_0);

/**

* Sets the superclass of a given class.

*

* @param cls The class whose superclass you want to set.

* @param newSuper The new superclass for cls.

*

* @return The old superclass for cls.

*

* @warning You should not use this function.

*/

OBJC_EXPORTClassclass_setSuperclass(Classcls,ClassnewSuper)

__OSX_AVAILABLE_BUT_DEPRECATED(__MAC_10_5,__MAC_10_5,__IPHONE_2_0,__IPHONE_2_0);

class_isMetaClass函數(shù)，如果是cls是元類，則返回YES；如果否或者傳入的cls為Nil，則返回NO。

class_getSuperclass函數(shù)，當(dāng)cls為Nil或者cls為根類時(shí)，返回Nil。不過(guò)通常我們可以使用NSObject類的superclass方法來(lái)達(dá)到同樣的目的。

class_setSuperclass函數(shù)，為一個(gè)cls設(shè)置一個(gè)新的superclass，并且返回cls以前的superclass。

3.3.版本(version)

/**

* Returns the version number of a class definition.

*

* @param cls A pointer to a \c Class data structure. Pass

*??the class definition for which you wish to obtain the version.

*

* @return An integer indicating the version number of the class definition.

*

* @see class_setVersion

*/

OBJC_EXPORTintclass_getVersion(Classcls)

__OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_0,__IPHONE_2_0);

/**

* Sets the version number of a class definition.

*

* @param cls A pointer to an Class data structure.

*??Pass the class definition for which you wish to set the version.

* @param version An integer. Pass the new version number of the class definition.

*

* @note You can use the version number of the class definition to provide versioning of the

*??interface that your class represents to other classes. This is especially useful for object

*??serialization (that is, archiving of the object in a flattened form), where it is important to

*??recognize changes to the layout of the instance variables in different class-definition versions.

* @note Classes derived from the Foundation framework \c NSObject class can set the class-definition

*??version number using the \c setVersion: class method, which is implemented using the \c class_setVersion function.

*/

OBJC_EXPORTvoidclass_setVersion(Classcls,intversion)

__OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_0,__IPHONE_2_0);

class_getVersion函數(shù)可以獲取類定義的版本號(hào)，返回一個(gè)int類型。

class_setVersion函數(shù)對(duì)cls設(shè)置一個(gè)int類型的版本號(hào),不過(guò)通常我們可以使用NSObject類的setVersion方法來(lái)達(dá)到同樣的目的。

3.4.實(shí)例變量大小(instance_size)

/**

* Returns the size of instances of a class.

*

* @param cls A class object.

*

* @return The size in bytes of instances of the class \e cls, or \c 0 if \e cls is \c Nil.

*/

OBJC_EXPORTsize_tclass_getInstanceSize(Classcls)

__OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_5,__IPHONE_2_0);

3.5.成員變量(ivars)及屬性

3.5.1.成員變量

/**

* Returns the \c Ivar for a specified instance variable of a given class.

*

* @param cls The class whose instance variable you wish to obtain.

* @param name The name of the instance variable definition to obtain.

*

* @return A pointer to an \c Ivar data structure containing information about

*??the instance variable specified by \e name.

*/

OBJC_EXPORTIvarclass_getInstanceVariable(Classcls,constchar*name)

__OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_0,__IPHONE_2_0);

/**

* Returns the Ivar for a specified class variable of a given class.

*

* @param cls The class definition whose class variable you wish to obtain.

* @param name The name of the class variable definition to obtain.

*

* @return A pointer to an \c Ivar data structure containing information about the class variable specified by \e name.

*/

OBJC_EXPORTIvarclass_getClassVariable(Classcls,constchar*name)

__OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_5,__IPHONE_2_0);

/**

* Describes the instance variables declared by a class.

*

* @param cls The class to inspect.

* @param outCount On return, contains the length of the returned array.

*??If outCount is NULL, the length is not returned.

*

* @return An array of pointers of type Ivar describing the instance variables declared by the class.

*??Any instance variables declared by superclasses are not included. The array contains *outCount

*??pointers followed by a NULL terminator. You must free the array with free().

*

*??If the class declares no instance variables, or cls is Nil, NULL is returned and *outCount is 0.

*/

OBJC_EXPORTIvar*class_copyIvarList(Classcls,unsignedint*outCount)

__OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_5,__IPHONE_2_0);

/**

* Adds a new instance variable to a class.

*

* @return YES if the instance variable was added successfully, otherwise NO

*???????? (for example, the class already contains an instance variable with that name).

*

* @note This function may only be called after objc_allocateClassPair and before objc_registerClassPair.

*?????? Adding an instance variable to an existing class is not supported.

* @note The class must not be a metaclass. Adding an instance variable to a metaclass is not supported.

* @note The instance variable's minimum alignment in bytes is 1<

*?????? variable depends on the ivar's type and the machine architecture.

*?????? For variables of any pointer type, pass log2(sizeof(pointer_type)).

*/

OBJC_EXPORTBOOLclass_addIvar(Classcls,constchar*name,size_tsize,

uint8_talignment,constchar*types)

__OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_5,__IPHONE_2_0);

class_getInstanceVariable函數(shù)，它返回一個(gè)指向包含name指定的成員變量信息的objc_ivar結(jié)構(gòu)體的指針(Ivar)。

class_getClassVariable函數(shù)，目前沒(méi)有找到關(guān)于Objective-C中類變量的信息，一般認(rèn)為Objective-C不支持類變量。注意，返回的列表不包含父類的成員變量和屬性。

class_copyIvarList函數(shù)，它返回一個(gè)指向成員變量信息的數(shù)組，數(shù)組中每個(gè)元素是指向該成員變量信息的objc_ivar結(jié)構(gòu)體的指針。這個(gè)數(shù)組不包含在父類中聲明的變量。outCount指針?lè)祷財(cái)?shù)組的大小。需要注意的是，我們必須使用free()來(lái)釋放這個(gè)數(shù)組。

class_addIvar函數(shù)，我們知道Objective-C不支持往已存在的類中添加實(shí)例變量，因此不管是系統(tǒng)庫(kù)提供的提供的類，還是我們自定義的類，都無(wú)法動(dòng)態(tài)添加成員變量。但如果我們通過(guò)運(yùn)行時(shí)來(lái)創(chuàng)建一個(gè)類的話，又應(yīng)該如何給它添加成員變量呢？這時(shí)我們就可以使用class_addIvar函數(shù)了。不過(guò)需要注意的是，這個(gè)方法只能在objc_allocateClassPair函數(shù)與objc_registerClassPair之間調(diào)用。另外，這個(gè)類也不能是元類。成員變量的按字節(jié)最小對(duì)齊量是1<

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