Runtime运行时一：类

2018-02-02 本文已影响8人 Carson_Zhu

简介

Objective-C语言是一门动态语言，它将很多静态语言在编译和链接时期做的事放到了运行时来处理。

这种特性意味着Objective-C不仅需要一个编译器，还需要一个运行时系统来执行编译的代码。对于Objective-C来说，这个运行时系统就像一个操作系统一样：它让所有的工作可以正常的运行。这个运行时系统即Objc Runtime。Objc Runtime其实是一个Runtime库，它基本上是用C和汇编写的，这个库使得C语言有了面向对象的能力。

objc_object

objc_object是表示一个类的实例的结构体

struct objc_object {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};

isa指针指向所属的类
可以看到，这个结构体只有一个字体，即指向实例所属类的isa指针。当我们向一个Objective-C对象发送消息时，运行时库会根据实例对象的isa指针找到这个实例对象所属的类。Runtime库会在类的方法列表及父类的方法列表中去寻找与消息对应的selector指向的方法。找到后即运行这个方法。

Class

Objective-C类是由Class类型来表示的，它实际上是一个指向objc_class结构体的指针，也就意味着Class本身也是一个对象。它的定义如下：

typedef struct objc_class *Class;

struct objc_class {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !__OBJC2__
    Class super_class                       OBJC2_UNAVAILABLE;  // 父类
    const char *name                        OBJC2_UNAVAILABLE;  // 类名
    long version                            OBJC2_UNAVAILABLE;  // 类的版本信息，默认为0
    long info                               OBJC2_UNAVAILABLE;  // 类信息，供运行期使用的一些位标识
    long instance_size                      OBJC2_UNAVAILABLE;  // 该类的实例变量大小
    struct objc_ivar_list *ivars            OBJC2_UNAVAILABLE;  // 该类的成员变量链表
    struct objc_method_list **methodLists   OBJC2_UNAVAILABLE;  // 方法定义的链表
    struct objc_cache *cache                OBJC2_UNAVAILABLE;  // 方法缓存
    struct objc_protocol_list *protocols    OBJC2_UNAVAILABLE;  // 协议链表
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;

isa指针指向Meta Class(元类)
既然类也是对象，那么它也是一个objc_object指针，它包含一个指向其类的一个isa指针。那么这些就有一个问题了，这个isa指针指向什么呢？为了调用类方法，这个类的isa指针必须指向一个包含这些类方法的一个objc_class结构体。这就引出了Meta Class的概念

Meta Class

Meta Class是一个类对象的类，它存储着一个类的所有类方法。

isa指针指向基类Meta Class
既然Meta Class也是一个类，也可以向它发送一个消息，那么它的isa又是指向什么呢？为了不让这种结构无限延伸下去，Objective-C的设计者让所有的Meta Class的isa指向基类的Meta Class，以此作为它们的所属类。即任何NSObject继承体系下的Meta Class都使用NSObject的Meta Class作为自己的所属类，而基类的Meta Class的isa指针是指向它自己。这样就形成了一个完美的闭环。

动态生成

既然Objective-C是一门动态语言，那么一切都可以在运行时动态创建。

创建类

参数一：父类
参数二：名称
参数三：开辟字节长度

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

创建成员变量

参数一：类名
参数二：名称
参数三：开辟字节长度
参数四：内存对齐方式
参数五：参数类型 “@” 官方解释 An object (whether statically typed or typed id) （对象静态类型或者id类型）具体类型可参照官方文档

class_addIvar(Student, "_studentID", sizeof(NSString *), log2(sizeof(NSString *)), "^NSString");
class_addIvar(Student, "_classNumber", sizeof(NSInteger), log(sizeof(NSInteger)), "i");

创建属性

属性类别说明

objc_property_attribute_t type = {"T", "@\"NSString\""}; // 类型
objc_property_attribute_t iver = {"V", "_studentID"}; // 绑定的成员变量
objc_property_attribute_t ownership = {"C", ""}; // 持有的参数
objc_property_attribute_t nonatomic = {"N", ""};// 原子量
        
objc_property_attribute_t attributes[] = {type, iver, ownership, nonatomic};
        
// 给一个类添加一个属性，@1 类名, @2: 属性明， @3：属性的参数说明数组
class_addProperty(Student, "sid", attributes, 4);

创建方法

参数一、类名
参数二、SEL 添加的方法名字
参数三、IMP指针 (IMP就是Implementation的缩写，它是指向一个方法实现的指针，每一个方法都有一个对应的IMP)
参数四、其中types参数为"i@:@“，按顺序分别表示：具体类型可参照官方文档
i 返回值类型int，若是v则表示void
@ 参数id(self)
: SEL(_cmd)
@ id(str)
V@:表示返回值是void 带有SEL参数（An object (whether statically typed or typed id)）

class_addMethod(Student, @selector(test:), (IMP)test, "v@:^NSString");

这里我们需要实现一个函数和一个方法

void test(id self, SEL _cmd, NSString *str) {
    // 实现写在这里
}

- (void)test:(NSString *)str {
    NSLog(@"%@", str);
}

创建对象

创建对象需要在系统注册

objc_registerClassPair(Student);

和创建成员变量方法一样，只是参数类型不一样

BOOL isSuccess = class_addIvar(Student, "studentOne", sizeof(NSString *), 0, "@");

成员变量赋值

// 取到成员变量的结构体
Ivar ivar = class_getInstanceVariable(Student, "_studentID");
// 给成员变量赋值
object_setIvar(studentOne, ivar, @"4321");
// 从成员变量取到值
id value = object_getIvar(studentOne, ivar);

获取属性

// 获取属性
objc_property_t property = class_getProperty(Student, "sid");
// 获取属性的名字
const char *pName = property_getName(property);
// 获取属性参数
const char *pAtrributes = property_getAttributes(property);