前言
前幾天有人問我一個問題：為什麼分類不能自動建立get set方法。老實說，筆者從來沒有去思考過這個問題。於是這次通過程式碼實踐跟runtime原始碼來探究這個問題。
準備工作
為了能減少輸出類資料的程式碼工作，筆者基於NSObject的分類封裝了一套程式碼
其中輸出類例項變數的具體程式碼：
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- (void)logIvarsWithExpReg: (NSString *)expReg customed: (BOOL)customed { [NSObject kRecordOBJ]; unsigned int ivarCount; Ivar * ivars = class_copyIvarList([self class], &ivarCount); for (int idx = 0; idx < ivarCount; idx++) { Ivar ivar = ivars[idx]; NSString * ivarName = [NSString stringWithUTF8String: ivar_getName(ivar)]; if (customed && [kOBJIvarNames containsObject: ivarName]) { continue; } if (expReg && !kValidExpReg(ivarName, expReg)) { continue; } printf("ivar: %s --- %s\n", NSStringFromClass([self class]).UTF8String, ivarName.UTF8String); } free(ivars); } |
+(void)kRecordOBJ採用dispatch_once的方式將NSObject存在的資料儲存到三個陣列中，用來排除父類的資料輸出
類的屬性
- 正常建立類
123456789101112131415161718@interface Person: NSObject {int _pId;}@property (nonatomic, copy) NSString * name;@property (nonatomic, assign) NSUInteger age;@endint main(int argc, char * argv[]) {@autoreleasepool {Person * p = [[Person alloc] init];[p logCustomIvars];[p logCustomMethods];[p logCustomProperties];return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));}}
執行結果：屬性name和age生成了對應的_propertyName的例項變數以及setter和getter
- 動態生成屬性
age
1234@implementation Person<a href='http://www.jobbole.com/members/Dynamic2016'>@dynamic</a> age;@end
執行結果：缺少了_age變數以及對應的setAge:和age方法
- 手動實現
setter/getter
1234567@implemetation Person<a href='http://www.jobbole.com/members/Dynamic2016'>@dynamic</a> age;- (void)setAge: (NSUInteger)age {}- (NSUInteger)age { return 18; }@end
輸出結果：未生成_age例項變數
- 手動實現
_pId的setter/getter
123456789101112@implemetation Person<a href='http://www.jobbole.com/members/Dynamic2016'>@dynamic</a> age;- (void)setAge: (NSUInteger)age {}- (NSUInteger)age { return 18; }- (void)setPId: (int)pId { _pId = pId; }- (int)pId { return _pId; }@end[p setValueForKey: @"pId"];
執行結果：KVC的訪問會觸發setter方法，_pId除了無法通過點語法訪問外，其他表現與@property無異
通過上面的幾段試驗，可以得出@property的公式：
分類屬性
- 分類中新增
weigh和height屬性
123456@interface Person (category)@property (nonatomic, assign) CGFloat weigh;@property (nonatomic, assign) CGFloat height;@end
執行結果：weigh和height未生成例項變數以及對應的setter/getter，與@dynamic修飾的age表現一致
- 使用
@synthesize自動合成setter/getter方法時編譯報錯
- 手動實現
setter/getter
@implemetation Person (category)
1234- (void)setWeigh: (CGFloat)weigh {}- (CGFloat)weigh { return 150; }@end
執行結果：與@dynamic age後重寫其setter/getter表現一致 - 動態繫結屬性來實現
setter/getter
1234567891011121314151617181920212223242526void * kHeightKey = &kHeightKey;@implemetation Person (category)- (void)setWeigh: (CGFloat)weigh {}- (CGFloat)weigh { return 150; }- (void)setHeight: (CGFloat)height {objc_setAssociatedObject(self, kHeightKey, @(height), OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);}- (CGFloat)height {return return [objc_getAssociatedObject(self, kHeightKey) doubleValue];;}@end[p logCustomIvars][p logCustomMethods];[p logCustomProperties];CGFloat height = 180;p.height = 180;height = p.height;[p logCustomIvars][p logCustomMethods];[p logCustomProperties];
執行結果：動態繫結前後ivar沒有發生任何變化
通過程式碼實驗，可以得出下面兩個結論：
- 分類屬性相當於
@dynamic property - 缺少
ivar的情況下無法使用@synthesize自動合成屬性
以及一個猜想：
- 在類完成載入後無法繼續新增
ivar
通過runtime動態建立類驗證猜想：
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int main(int argc, char * argv[]) { NSString * className = @"Custom"; Class customClass = objc_allocateClassPair([NSObject class], className.UTF8String, 0); class_addIvar(customClass, @"ivar1".UTF8String, sizeof(NSString *), 0, "@"); objc_property_attribute_t type1 = { "T", "@\"NSString\"" }; objc_property_attribute_t ownership1 = { "C", "N" }; objc_property_attribute_t atts1[] = { type1, ownership1 }; class_addProperty(customClass, "property1", atts1, 2); objc_registerClassPair(customClass); id instance = [[customClass alloc] init]; NSLog(@"\nLog Ivars ==================="); [instance logCustomIvars]; NSLog(@"\nLog methods ==================="); [instance logCustomMethods]; NSLog(@"\nLog properties ==================="); [instance logCustomProperties]; class_addIvar(customClass, @"ivar2".UTF8String, sizeof(NSString *), 0, "@"); objc_property_attribute_t type2 = { "T", "@\"NSString\"" }; objc_property_attribute_t ownership2 = { "C", "N" }; objc_property_attribute_t atts2[] = { type2, ownership2 }; class_addProperty(customClass, "property2", atts2, 2); instance = [[customClass alloc] init]; NSLog(@"\nLog Ivars ==================="); [instance logCustomIvars]; NSLog(@"\nLog methods ==================="); [instance logCustomMethods]; NSLog(@"\nLog properties ==================="); [instance logCustomProperties]; } |
執行結果：在呼叫class_registerClassPair後，新增ivar失敗
從原始碼解析
objc_class的結構體定義如下：
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struct objc_class : objc_object { Class superclass; const char *name; uint32_t version; uint32_t info; uint32_t instance_size; struct old_ivar_list *ivars; struct old_method_list **methodLists; Cache cache; struct old_protocol_list *protocols; // CLS_EXT only const uint8_t *ivar_layout; struct old_class_ext *ext; } |
ps: 在新版本中結構體內部已經發生了大改，但是內部的屬性大致上仍是這些
這裡面有個重要的屬性ivar_layout，顧名思義存放的是變數的位置屬性，與之對應的還有一個weakIvarLayout變數，不過在預設結構中沒有出現。這兩個屬性用來記錄ivar哪些是strong或者weak，而這個記錄操作在runtime階段已經被確定好。正由於如此，這極有可能是ivar無法在類被載入後繼續新增的原因之一。ivar_layout的更多瞭解可以參照Objective-C Class Ivar layout一文
import操作幫助編譯檢查和連結過程，但是在category的載入過程中，不會將擴充套件的內容新增到原始的類結構中。runtime對於category的載入過程可以簡單的分成下面幾步（摘自objc category的密碼）：
objc runtime的載入入口是一個叫_objc_init的方法，在library載入前由libSystem dyld呼叫，進行初始化操作- 呼叫
map_images方法將檔案中的imagemap到記憶體 - 呼叫
_read_images方法初始化map後的image，這裡面幹了很多的事情，像load所有的類、協議和category，著名的+ load方法就是這一步呼叫的
-仔細看category的初始化，迴圈呼叫了_getObjc2CategoryList方法，這個方法拿出來看看： - .…
這一切的過程發生在_objc_init函式中，函式實現如下
簡單來說在load_images函式中最終會走到下面的程式碼呼叫來載入所有的類以及類的分類
根據上面的程式碼加上runtime的載入順序，可以繼續推出：
@dynamic實際上是將屬性的載入推遲到類載入完成後
另外，前面也說過在缺少ivar的情況下無法自動合成setter/getter，除了category本身是不被新增到類結構中的，所以無法使用類結構的ivar合成屬性外，還有分類自身結構的問題
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struct category_t { const char *name; /// 類名 classref_t cls; /// 類指標 struct method_list_t *instanceMethods; /// 例項方法 struct method_list_t *classMethods; /// 類方法 struct protocol_list_t *protocols; /// 擴充套件的協議 struct property_list_t *instanceProperties; /// 擴充套件屬性 method_list_t *methodsForMeta(bool isMeta) { ... } property_list_t *propertiesForMeta(bool isMeta) { ... } }; |
可以看到分類結構本身是不存在ivar的容器的，因此缺少了自動合成屬性的條件。最後還有一個問題，我們在使用objc_associate系列函式繫結屬性的時候這些變數儲存在了哪裡？
在runtime底層，存在一個型別為AssociationHashMap的雜湊對映表儲存著物件動態新增的屬性，每個物件以自身地址為key維護著一個繫結屬性表，我們動態新增的屬性就都儲存在這個表裡。
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