解读objc源码：重新认识类和对象
- 为什么说类也是对象？
- 为什么不能在运行时添加成员变量？
- 为什么可以动态添加方法？
个人觉得，带着问题看答案，应该会理解更深一些，OK，开讲啦！！！
1、认识真正的类：objc_class
1.1 我们眼中的Class
苹果开放给我们的objc库中对类和对象是这么定义的：
/// An opaque type that represents an Objective-C class.
typedef struct objc_class *Class;
/// 对象：类的实例
struct objc_object {
Class _Nonnull isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};
/// 类结构体
struct objc_class {
Class _Nonnull isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !__OBJC2__
Class _Nullable super_class OBJC2_UNAVAILABLE;
const char * _Nonnull name OBJC2_UNAVAILABLE;
long version OBJC2_UNAVAILABLE;
long info OBJC2_UNAVAILABLE;
long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_ivar_list * _Nullable ivars OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_cache * _Nonnull cache OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_protocol_list * _Nullable protocols OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
从上面的代码我们看到类实例(对象)中只有一个元素，isa指针，这个指针指向的是实例所述的类，类结构体中也有一个isa指针，其他的我好像是看不出来了，现在我们从objc源代码看一下类真正的结构
1.2 源码中的类定义
objc_class
代码摘自objc4-723版本，代码太长，所以只看下属性
struct objc_class : objc_object {
// Class ISA;
Class superclass;
cache_t cache; // formerly cache pointer and vtable
class_data_bits_t bits; // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags
class_rw_t *data() {
return bits.data();
}
}
跟我们之前看到的类定义对比一下：
- isa指针注释掉了，先不管为什么
- superclass：父类指针，没问题
- cache：缓存，应该是我们知道的缓存方法的cache吧
- bits：应该是类存储的字节吧
- *data()：bits.data()
只有这几个属性，我们的方法列表、属性列表、变量什么的哪去了？我觉得应该跟data()有关，一看bits就是存数据的，data()是class_rw_t类型的，应该能从class_rw_t定义里面找到原因，来看下class_rw_t：
class_rw_t
struct class_rw_t {
// Be warned that Symbolication knows the layout of this structure.
uint32_t flags;
uint32_t version;
const class_ro_t *ro;
method_array_t methods;
property_array_t properties;
protocol_array_t protocols;
Class firstSubclass;
Class nextSiblingClass;
char *demangledName;
#if SUPPORT_INDEXED_ISA
uint32_t index;
#endif
}
看到了我们熟悉的方法列表、属性列表、协议列表，又看到了一个跟class_rw_t一样的东东class_ro_t，继续深入：
class_ro_t
struct class_ro_t {
uint32_t flags;
uint32_t instanceStart;
uint32_t instanceSize;
#ifdef __LP64__
uint32_t reserved;
#endif
const uint8_t * ivarLayout;
const char * name;
method_list_t * baseMethodList;
protocol_list_t * baseProtocols;
const ivar_list_t * ivars;
const uint8_t * weakIvarLayout;
property_list_t *baseProperties;
method_list_t *baseMethods() const {
return baseMethodList;
}
};
终于看到了我们正在寻找的成员变量列表，再看看，里面竟然还有baseMethodList、baseProtocols、baseProperties这些列表，看到这我忽然有个猜测：
- class_rw_t 、class_ro_t中的rw、ro应该是readwrite、readonly的意思
- class_ro_t存储的应该是经过编译之后的类实例的数据，保存了经过编译的变量、属性、实例方法、类方法等，编译之后这些都是readonly类型的，不能再发生改变了，那几个list就是类本来的方法属性协议啥的
- class_rw_t是readwrite类型的，结合咱们之前了解的runtime的特性，还有里面的几个列表，顿时感觉自己已经猜到了真谛，这个是运行时的真正的类实例的结构，里面的ro是编译之后的类的结构，所以是const类型的，外面这几个列表应该是跟category有关，这么一想好像都通了。。。
光有猜测也行不通，怎么验证一下呢，想到这里（其实是想了好久），我忽然有了个办法，我们可以用Runtime的几个copy列表的方法看一下呀
class_copyIvarList：获取变量列表，如果我们猜测没有错误的话，返回的应该是类的class_rw_t里面的class_ro_t下面的ivarlist
class_copyMethodList：我们猜测因为runtime可以动态添加方法、协议，那么返回的应该是class_rw_t下面的methods，而不是class_ro_t里面的，因为ro是const类型的。
OK，来看下在objc源码中它的实现（看下关键代码就行）：
Ivar *
class_copyIvarList(Class cls, unsigned int *outCount)
{
......
if ((ivars = cls->data()->ro->ivars) && ivars->count) {
result = (Ivar *)malloc((ivars->count+1) * sizeof(Ivar));
for (auto& ivar : *ivars) {
if (!ivar.offset) continue; // anonymous bitfield
result[count++] = &ivar;
}
result[count] = nil;
}
if (outCount) *outCount = count;
return result;
}
Method *
class_copyMethodList(Class cls, unsigned int *outCount)
{
......
count = cls->data()->methods.count();
if (count > 0) {
result = (Method *)malloc((count + 1) * sizeof(Method));
count = 0;
for (auto& meth : cls->data()->methods) {
result[count++] = &meth;
}
result[count] = nil;
}
if (outCount) *outCount = count;
return result;
}
没错，跟猜测的一样一样的，其他代码就不贴了哈，有兴趣的同学自己看看。
这样一看，很多我们之前不理解的都能说通了：
- 类实例是对象，它的isa指针指向类，类也有个isa指针，指向它的元类，类是元类的对象，看定义，objc_class也是objc_object没错，objc_object里面有isa指针，所以objc_class也有isa指针啦。
- category只能添加方法、不能添加变量的原因也找到了，因为变量是存储在ro里面的，只读，方法列表协议列表在rw中，所以可以动态添加，它们俩存储位置不一样。
感觉终于理解啦，以后别人再问我为什么不能添加变量的时候，我就能妥妥的回答啦~~ 心情好愉悦 ~~
