Objective-C Runtime 執行時之五：協議與分類

南峰子的技術部落格發表於2014-11-11
Object協議

Objective-C中的分類允許我們通過給一個類新增方法來擴充它（但是通過category不能新增新的例項變數），並且我們不需要訪問類中的程式碼就可以做到。

Objective-C中的協議是普遍存在的介面定義方式，即在一個類中通過@protocol定義介面，在另外類中實現介面，這種介面定義方式也成為“delegation”模式，@protocol宣告瞭可以唄其他任何方法類實現的方法，協議僅僅是定義一個介面，而由其他的類去負責實現。

在本章中，我們來看看runtime對分類與協議的支援。

基礎資料型別

Category

Category是表示一個指向分類的結構體的指標，其定義如下：

typedef struct objc_category *Category;

struct objc_category {
    char *category_name                          OBJC2_UNAVAILABLE; // 分類名
    char *class_name                             OBJC2_UNAVAILABLE; // 分類所屬的類名
    struct objc_method_list *instance_methods    OBJC2_UNAVAILABLE; // 例項方法列表
    struct objc_method_list *class_methods       OBJC2_UNAVAILABLE; // 類方法列表
    struct objc_protocol_list *protocols         OBJC2_UNAVAILABLE; // 分類所實現的協議列表
}

這個結構體主要包含了分類定義的例項方法與類方法，其中instance_methods列表是objc_class中方法列表的一個子集，而class_methods列表是元類方法列表的一個子集。

Protocol

Protocol的定義如下：

typedef struct objc_object Protocol;

我們可以看到，Protocol其中實就是一個物件結構體。

操作函式

Runtime並沒有在<objc/runtime.h>標頭檔案中提供針對分類的操作函式。因為這些分類中的資訊都包含在objc_class中，我們可以通過針對objc_class的操作函式來獲取分類的資訊。如下例所示：

@interface RuntimeCategoryClass : NSObject
- (void)method1;
@end

@interface RuntimeCategoryClass (Category)
- (void)method2;
@end

@implementation RuntimeCategoryClass

- (void)method1 {

}

@end

@implementation RuntimeCategoryClass (Category)

- (void)method2 {

}

@end

#pragma mark -

NSLog(@"測試objc_class中的方法列表是否包含分類中的方法");
unsigned int outCount = 0;
Method *methodList = class_copyMethodList(RuntimeCategoryClass.class, &outCount);

for (int i = 0; i < outCount; i++) {
    Method method = methodList[i];

    const char *name = sel_getName(method_getName(method));

    NSLog(@"RuntimeCategoryClass's method: %s", name);

    if (strcmp(name, sel_getName(@selector(method2)))) {
        NSLog(@"分類方法method2在objc_class的方法列表中");
    }
}

其輸出是：

2014-11-08 10:36:39.213 [561:151847] 測試objc_class中的方法列表是否包含分類中的方法
2014-11-08 10:36:39.215 [561:151847] RuntimeCategoryClass's method: method2
2014-11-08 10:36:39.215 [561:151847] RuntimeCategoryClass's method: method1
2014-11-08 10:36:39.215 [561:151847] 分類方法method2在objc_class的方法列表中

而對於Protocol，runtime提供了一系列函式來對其進行操作，這些函式包括：

// 返回指定的協議
Protocol * objc_getProtocol ( const char *name );

// 獲取執行時所知道的所有協議的陣列
Protocol ** objc_copyProtocolList ( unsigned int *outCount );

// 建立新的協議例項
Protocol * objc_allocateProtocol ( const char *name );

// 在執行時中註冊新建立的協議
void objc_registerProtocol ( Protocol *proto );

// 為協議新增方法
void protocol_addMethodDescription ( Protocol *proto, SEL name, const char *types, BOOL isRequiredMethod, BOOL isInstanceMethod );

// 新增一個已註冊的協議到協議中
void protocol_addProtocol ( Protocol *proto, Protocol *addition );

// 為協議新增屬性
void protocol_addProperty ( Protocol *proto, const char *name, const objc_property_attribute_t *attributes, unsigned int attributeCount, BOOL isRequiredProperty, BOOL isInstanceProperty );

// 返回協議名
const char * protocol_getName ( Protocol *p );

// 測試兩個協議是否相等
BOOL protocol_isEqual ( Protocol *proto, Protocol *other );

// 獲取協議中指定條件的方法的方法描述陣列
struct objc_method_description * protocol_copyMethodDescriptionList ( Protocol *p, BOOL isRequiredMethod, BOOL isInstanceMethod, unsigned int *outCount );

// 獲取協議中指定方法的方法描述
struct objc_method_description protocol_getMethodDescription ( Protocol *p, SEL aSel, BOOL isRequiredMethod, BOOL isInstanceMethod );

// 獲取協議中的屬性列表
objc_property_t * protocol_copyPropertyList ( Protocol *proto, unsigned int *outCount );

// 獲取協議的指定屬性
objc_property_t protocol_getProperty ( Protocol *proto, const char *name, BOOL isRequiredProperty, BOOL isInstanceProperty );

// 獲取協議採用的協議
Protocol ** protocol_copyProtocolList ( Protocol *proto, unsigned int *outCount );

// 檢視協議是否採用了另一個協議
BOOL protocol_conformsToProtocol ( Protocol *proto, Protocol *other );
  • objc_getProtocol函式，需要注意的是如果僅僅是宣告瞭一個協議，而未在任何類中實現這個協議，則該函式返回的是nil。
  • objc_copyProtocolList函式，獲取到的陣列需要使用free來釋放
  • objc_allocateProtocol函式，如果同名的協議已經存在，則返回nil
  • objc_registerProtocol函式，建立一個新的協議後，必須呼叫該函式以在執行時中註冊新的協議。協議註冊後便可以使用，但不能再做修改，即註冊完後不能再向協議新增方法或協議

需要強調的是，協議一旦註冊後就不可再修改，即無法再通過呼叫protocol_addMethodDescription、protocol_addProtocol和protocol_addProperty往協議中新增方法等。

小結

Runtime並沒有提供過多的函式來處理分類。對於協議，我們可以動態地建立協議，並向其新增方法、屬性及繼承的協議，並在執行時動態地獲取這些資訊。

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