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引言

我在github上寫了一個(gè)GJAlertController的開源庫，是為了解決在iOS8以下的系統(tǒng)中使用UIAlertController的問題，結(jié)果收到了100多個(gè)星星，讓我受寵若驚，感謝各位的支持，也感謝我的同事"芋頭"幫我在微博上轉(zhuǎn)發(fā)，下面詳細(xì)說明一下實(shí)現(xiàn)原理。

iOS8中蘋果用UIAlertController來統(tǒng)一管理alert和actionSheet了，之前的UIAlertView和UIActionSheet已經(jīng)廢棄了。通常我們要兼容iOS7的時(shí)候，要這樣：

if ([[[UIDevice currentDevice] systemVersion] floatValue] <= 8.0) {
    //用UIAlertView或UIActionSheet
} else {
    //用UIAlertController
}

而GJAlertController解決了這里的系統(tǒng)版本兼容問題，不需要判斷版本，直接使用：

UIAlertController *alertVC = [UIAlertController alertControllerWithTitle:@"title" message:@"message" preferredStyle:UIAlertControllerStyleAlert];

[alertVC addAction:[UIAlertAction actionWithTitle:@"ok" style:UIAlertActionStyleDefault handler:^(UIAlertAction * _Nonnull action) {
    NSLog(@"button ok pressed");
}]];
    
[alertVC addAction:[UIAlertAction actionWithTitle:@"cancel" style:UIAlertActionStyleDefault handler:^(UIAlertAction * _Nonnull action) {
    NSLog(@"button cancel pressed);
}]];

[alertVC addTextFieldWithConfigurationHandler:^(UITextField *textField) {
    textField.placeholder = @"請(qǐng)輸入用戶名";
}];

[self presentViewController:alertVC animated:YES completion:nil];

如果創(chuàng)建的時(shí)候PreferredStyle傳入U(xiǎn)IAlertControllerStyleActionSheet，則顯示actionSheet。

大家可能很好奇，UIAlertController明明是iOS8才引入的，怎么能夠在iOS8以下的系統(tǒng)中跑呢？下面進(jìn)入正題。

原理概述

簡(jiǎn)單來說就是三個(gè)字——黑魔法。

利用這種黑魔法的例子已經(jīng)越來越多，我所知道的最早使用這種方法的是一個(gè)老外在三年為了解決NSUUID而使用的。

我們國(guó)內(nèi)團(tuán)隊(duì)開發(fā)的FDStackView是一個(gè)非常好的開源庫，已經(jīng)有1500+顆星星了，希望大家多多支持我們國(guó)內(nèi)的團(tuán)隊(duì)，在FDStackView庫中也用到了相同的技術(shù)，網(wǎng)上有人發(fā)出了分析實(shí)現(xiàn)原理的文章，但分析的很淺，而且根本沒有說在點(diǎn)子上，使得這種黑魔法的魅力并沒有被大家欣賞到，我這里做了一些功課，把這個(gè)原理詳細(xì)的闡述一下，以及這里的關(guān)鍵點(diǎn)在哪里。如果中間過程中有什么錯(cuò)誤，還請(qǐng)大家指正，謝謝。

下面簡(jiǎn)單說一下實(shí)現(xiàn)思路。

1.運(yùn)行時(shí)去判斷系統(tǒng)中是否已經(jīng)存在UIAlertController，如果存在，那就什么都不做，靜靜的看著UIAlertController裝逼，這就是iOS8及其之上版本的情況。

2.如果系統(tǒng)中沒有UIAlertController類，我們?cè)谶\(yùn)行時(shí)中做一些“手腳”，讓我們的GJAlertController在低版本中去完成這個(gè)問題。這一步是精華所在，下面分析代碼的時(shí)候回詳細(xì)說明

詳細(xì)分析

實(shí)現(xiàn)的代碼本身其實(shí)并不重要，下面先講最重要的一個(gè)東西，它是這種黑魔法能夠得以實(shí)現(xiàn)的前提。

在揭示這個(gè)重要前提之前，我們先來簡(jiǎn)單說說內(nèi)存。內(nèi)存有好多種，我們最熟悉的有：棧：函數(shù)的實(shí)現(xiàn)就依賴于棧，函數(shù)中簡(jiǎn)單類型的局部變量也都開辟在棧上；堆：我們平時(shí)用的Object都是開辟在堆上的；數(shù)據(jù)段：這個(gè)對(duì)我們相對(duì)陌生，但是其實(shí)靜態(tài)字符串就是存在數(shù)據(jù)段的eg：

NSString *testStr = @"hello world";
NSLog(@"testStr:%p", testStr);
testStr:0xb4338 //32位的機(jī)器上
testStr:0x106326580 //64位的機(jī)器上

數(shù)據(jù)段的內(nèi)存有些特殊，并不是我們理解的32上的指針是4Byte=32bit，64位上指針是8Byte=64bit，大家這里對(duì)數(shù)據(jù)段先有個(gè)概念，一會(huì)要用它來解釋一些現(xiàn)象。

下面開始講這個(gè)黑魔法能夠?qū)崿F(xiàn)的前提，是很重要的部分。在編譯的時(shí)候，系統(tǒng)中的每個(gè)類都在數(shù)據(jù)段上有一個(gè)標(biāo)簽(形式是這樣的：OBJC_CLASS$_ClassName)，這個(gè)標(biāo)簽?zāi)憧梢岳斫獬蒶ey，它的value就是該類的類名，舉例：數(shù)據(jù)段中會(huì)有一個(gè)key是OBJC_CLASS$_UIAlertController，它對(duì)應(yīng)的value就是UIAlertController的類名，當(dāng)然也就會(huì)有OBJC_CLASS$_UIStackView這個(gè)標(biāo)簽，標(biāo)識(shí)著UIStackView這個(gè)類。

最重要的一點(diǎn)是：在iOS7中，還沒有UIAlertController的時(shí)候，這個(gè)標(biāo)簽OBJC_CLASS$_UIAlertController已經(jīng)存在了，只是這個(gè)標(biāo)簽對(duì)應(yīng)的value值是nil，因?yàn)闆]有這個(gè)類，我們可以認(rèn)為是蘋果在給高版本的這個(gè)類站位，就是蘋果的這個(gè)站位才使得我們有幸用上了這個(gè)黑魔法。當(dāng)然每個(gè)后出現(xiàn)的類都是有站位的，比如UIStackView。

if this label is Nil or doesnt exist, the class does not exist and cannot be allocated/used

這是我看到的老外在用該種黑魔法實(shí)現(xiàn)UUID的時(shí)候其中的一句說明，意思是：如果我們沒找找到這個(gè)標(biāo)簽，就不能為該申請(qǐng)內(nèi)存，也就不能使用了。

我對(duì)這句話的結(jié)論持懷疑態(tài)度，但又無法做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，因?yàn)椤皹?biāo)簽站位”在早期版本中就存在了，而要找到“更早期”的版本驗(yàn)證該沒有標(biāo)簽是很困難的，因?yàn)閄code已經(jīng)不能支持對(duì)“更早期”的版本的編譯了，這段話表述有些混亂，大家還是往后看吧。

下面我們看看runtime里動(dòng)態(tài)添加類的方法：

Creates a new class and metaclass.

@param superclass The class to use as the new class's superclass, or \c Nil to create a new root class.

@param name The string to use as the new class's name. The string will be copied.

@param extraBytes The number of bytes to allocate for indexed ivars at the end of
the class and metaclass objects. This should usually be \c 0.

@return The new class, or Nil if the class could not be created (for example, the desired name is already in use).

OBJC_EXPORT Class objc_allocateClassPair(Class superclass, const char *name, size_t extraBytes) __OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_5, __IPHONE_2_0);

大家看官方對(duì)函數(shù)的說明可以知道：superClass 是你要添加的類的父類，name是你要添加的類的名字，extraBytes一般傳0，它會(huì)返回一個(gè)新類，如果名字被占用了會(huì)返回Nil。

由此要說明的兩個(gè)重要結(jié)論：

1.如果OBJC_CLASS$_ClassName標(biāo)簽存在，但是對(duì)應(yīng)的類不存在(相當(dāng)于有key，但是value是nil)此時(shí)動(dòng)態(tài)添加類是可以成功的。

2.如果OBJC_CLASS$_ClassName標(biāo)簽和對(duì)應(yīng)的類都有的話，此時(shí)動(dòng)態(tài)添加類是不成功的，返回nil。

我們黑魔法的實(shí)現(xiàn)思路就是基于這兩個(gè)重要結(jié)論，下面我們具體看代碼。

代碼講解

__asm(
    ".section        __DATA,__objc_classrefs,regular,no_dead_strip\n"
#if TARGET_RT_64_BIT
    ".align          3\n"
    "L_OBJC_CLASS_UIAlertController:\n"
    ".quad           _OBJC_CLASS_$_UIAlertController\n"
#else
    ".align          2\n"
    "_OBJC_CLASS_UIAlertController:\n"
    ".long           _OBJC_CLASS_$_UIAlertController\n"
#endif
    ".weak_reference _OBJC_CLASS_$_UIAlertController\n"
);

這是一段匯編代碼，不用擔(dān)心看不懂它，我也不懂匯編，這不影響我們分析，我簡(jiǎn)單的解釋一下：

1.__asm是在C、C++源碼中放入?yún)R編代碼(OC是C的超集)。

2..align是對(duì)指令或數(shù)據(jù)的存放地址進(jìn)行對(duì)齊，有些CPU架構(gòu)要求固定的指令長(zhǎng)度，并且存放地址相對(duì)于2的冪指數(shù)圓整，否則無法運(yùn)行，比如arm。有些不要這樣也能運(yùn)行，就是執(zhí)行效率稍微低點(diǎn)，如i386。

3.64位的對(duì)齊方式是8位（2^{3(.align后面的數(shù)))，32位的對(duì)齊方式是4位（2}2(.align后面的數(shù))）。對(duì)齊只對(duì)緊挨著它的那條語句起作用，既，L_OBJC_CLASS_UIAlertController或_OBJC_CLASS_UIAlertController。

4..quad聲明一組數(shù)占64位，.long聲明一組數(shù)占32位

5..secton 后是指定參數(shù)用的，上述匯編的大體意思是在數(shù)據(jù)段(就是我們之前提到的數(shù)據(jù)段)找到OBJC_CLASS$_UIAlertController標(biāo)簽并利用.quad、.long聲明的一組數(shù)來存放它，取名為：_OBJC_CLASS_UIAlertController。

這是一段枯燥又非重點(diǎn)的代碼，如果大家心情不好直接忽略掉就可以了。

__attribute__((constructor)) static void GJAlertControllerPatchEntry(void) {
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        @autoreleasepool {
            // >= iOS8.
            if (objc_getClass("UIAlertController")) {
                return;
            }
            Class *alertController = NULL;


#if TARGET_CPU_ARM
    __asm("movw %0, :lower16:(_OBJC_CLASS_UIAlertController-(LPC0+4))\n"
          "movt %0, :upper16:(_OBJC_CLASS_UIAlertController-(LPC0+4))\n"
          "LPC0: add %0, pc" : "=r"(alertController));
          
#elif TARGET_CPU_ARM64
    __asm("adrp %0, L_OBJC_CLASS_UIAlertController@PAGE\n"
          "add  %0, %0, L_OBJC_CLASS_UIAlertController@PAGEOFF" : "=r"(alertController));
          
#elif TARGET_CPU_X86_64
    __asm("leaq L_OBJC_CLASS_UIAlertController(%%rip), %0" : "=r"(alertController));
    
#elif TARGET_CPU_X86
    void *pc = NULL;
    __asm("calll L0\n"
          "L0: popl %0\n"
          "leal _OBJC_CLASS_UIAlertController-L0(%0), %1" : "=r"(pc), "=r"(alertController));
          
#else
#error Unsupported CPU
#endif

            if (alertController && !*alertController) {
                Class class = objc_allocateClassPair([GJAlertController class], "UIAlertController", 0);
                if (class) {
                    objc_registerClassPair(class);
                    *alertController = class;
                }
            }
        }
    });
}

大家堅(jiān)持住，這是要分析的最后一段代碼了。

__attribute__((constructor)) static void GJAlertControllerPatchEntry(void){

}

總的來說上面的代碼是一個(gè)函數(shù)，
__attribute__((constructor))只是用來修飾函數(shù)的，它起什么作用呢？這里涉及一個(gè)關(guān)于__attribute__的黑魔法，有興趣的人可以看我同事的一篇專門介紹__attribute__的文章。

__attribute__((constructor))修飾的函數(shù)會(huì)在main函數(shù)之前執(zhí)行，這是我們的最好時(shí)機(jī)，有了runtime環(huán)境，但是main函數(shù)還沒有執(zhí)行，一切都“來得及”。

if (objc_getClass("UIAlertController")) {
    return;
}

系統(tǒng)中有UIAlertController類的話，直接返回，這個(gè)邏輯之前已經(jīng)提到過了。

    Class *alertController = NULL;

#if TARGET_CPU_ARM
    __asm("movw %0, :lower16:(_OBJC_CLASS_UIAlertController-(LPC0+4))\n"
          "movt %0, :upper16:(_OBJC_CLASS_UIAlertController-(LPC0+4))\n"
          "LPC0: add %0, pc" : "=r"(alertController));
          
#elif TARGET_CPU_ARM64
    __asm("adrp %0, L_OBJC_CLASS_UIAlertController@PAGE\n"
          "add  %0, %0, L_OBJC_CLASS_UIAlertController@PAGEOFF" : "=r"(alertController));
          
#elif TARGET_CPU_X86_64
    __asm("leaq L_OBJC_CLASS_UIAlertController(%%rip), %0" : "=r"(alertController));
    
#elif TARGET_CPU_X86
    void *pc = NULL;
    __asm("calll L0\n"
          "L0: popl %0\n"
          "leal _OBJC_CLASS_UIAlertController-L0(%0), %1" : "=r"(pc), "=r"(alertController));
          
#else
#error Unsupported CPU
#endif

這段匯編大家直接忽略，意思就是把之前_OBJC_CLASS_UIAlertController中的值拿出來放到alertController里，之所以這么麻煩是因?yàn)椴煌軜?gòu)的CPU運(yùn)行的指令集不同，例如，32位就要這樣弄：MOVW 把16位立即數(shù)放到寄存器的底16位，高16位清0
MOVT 把16位立即數(shù)放到寄存器的高16位，低16位不影響。

if (alertController && !*alertController) {
    Class class = objc_allocateClassPair([GJAlertController class], "UIAlertController", 0);
    if (class) {
        objc_registerClassPair(class);
        *alertController = class;
    }
}

如果alertController存在，證明OBJC_CLASS$_UIAlertController標(biāo)簽存在，即key存在，*alertController不存在，證明當(dāng)前系統(tǒng)中沒有這個(gè)類，即value不存在。這正是我們之前說的情況，如果我們此時(shí)打印alertController的地址，會(huì)發(fā)現(xiàn)，它的位數(shù)和上面數(shù)據(jù)段中的一樣而不是32位或64位，也再次印證了標(biāo)簽在數(shù)據(jù)段上。

此時(shí)執(zhí)行最重要的一句代碼——?jiǎng)討B(tài)添加類

Class class = objc_allocateClassPair([GJAlertController class], "UIAlertController", 0);

這決對(duì)是畫龍點(diǎn)睛的一筆，我們之前用的時(shí)候都是繼承一個(gè)系統(tǒng)類，動(dòng)態(tài)添加一個(gè)自定義的類:

Class person = objc_allocateClassPair([NSObject class], "Person", 0);

這里正好相反，這里是在判斷了沒有系統(tǒng)類的時(shí)候，添加一個(gè)系統(tǒng)類，繼承自我們的類：GJAlertController，也就是說，在低版本中，沒有UIAlerController，我們動(dòng)態(tài)添加這個(gè)類，讓他繼承GJAlertController，我們?cè)贕JAlertController中，實(shí)現(xiàn)一套與系統(tǒng)UIAlertController一模一樣的API給人造成的錯(cuò)覺好像是在低版本中也能使用UIAlertController，其實(shí)只是一個(gè)魔術(shù)。

我們?cè)诘桶姹鞠率褂玫腢IAlertController是我們動(dòng)態(tài)添加的，它什么也沒有做，直接繼承了GJAlertController，而GJAlertController聲明并實(shí)現(xiàn)了和系統(tǒng)UIAlertController一模一樣的一套API。我們的GJAlertController根本不是一個(gè)VC是一個(gè)NSObject，只是自己用UIAlertView和UIActionSheet封裝成了UIAlertController的API罷了，到這里你應(yīng)該對(duì)所有的一切都明白了吧。

我之所以要寫這篇文章，主要是在欣賞：

Class class = objc_allocateClassPair([GJAlertController class], "UIAlertController", 0);

這段代碼的美麗與魅力，表達(dá)我對(duì)這段代碼，及其想到這樣使用這段代碼的人的敬佩當(dāng)然其實(shí)用其他的runtime函數(shù)在這里也也可以做相同的事情，具體看我剛剛發(fā)的那個(gè)老外的鏈接。

幾點(diǎn)說明：

1.為什么要使用匯編？

因?yàn)樵趯ふ覕?shù)據(jù)段上OBJC_CLASS$_ClassName標(biāo)簽的時(shí)候不支持C、C++、OC等高級(jí)語言，只能用匯編。

2.代碼中出現(xiàn)的OBJC_CLASS$_UIAlertController與_OBJC_CLASS_UIAlertController有什么關(guān)系？

沒有任何關(guān)系，OBJC_CLASS$_UIAlertController這個(gè)是系統(tǒng)中類標(biāo)簽的格式，必須是這樣子才可以，而_OBJC_CLASS_UIAlertController只是一個(gè)參數(shù)名，你叫hellworld也可以（已經(jīng)測(cè)試過可以），大家不要被它倆弄暈了，_OBJC_CLASS_UIAlertController這個(gè)寫法只是約定俗稱的寫法，就像我們?cè)贕CD中用到的onceToken一樣，沒多大意義。

3.文中我用了老外一詞，給人的感覺像是帶有些許輕蔑和嘲諷的口氣，我這里正式聲明，其實(shí)并沒有此意，我們應(yīng)該理解為國(guó)外友人，相反，正是他們無私的分享才使得開源具有很大的意義，給人類進(jìn)步做出了巨大貢獻(xiàn)，在這里也對(duì)一切做出分享、開源的朋友們加以感謝。

后記

這里可能我表達(dá)不是很清晰，我們使用GJAlertController來使得UIAlertController兼容低版本其實(shí)是基于Xcode的baseSDK的，就是Xcode編譯的SDK，我們要使用UIAlertController，那我們編譯的SDK肯定要大于等于iOS8.0，否則都沒有UIAlertController這個(gè)類，當(dāng)我們baseSDK的版本大于等于iOS8的時(shí)候能夠確定有這個(gè)類，我們基于這個(gè)baseSDK打包出來的app如果運(yùn)行在低版本中的時(shí)候就是有代表UIAlertController這個(gè)類的標(biāo)簽，但是沒有值，也就是沒有類，因?yàn)槭堑陀趇OS8的系統(tǒng)，這時(shí)我們才執(zhí)行上面說的邏輯，正式由于基于baseSDK，所以編譯時(shí)不會(huì)報(bào)警告的。

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