低版本中使用高版本中出现的类”之技术实现原理详解
引言
看到GJAlertController ,FDStackView开源库,都使用一些黑魔法来解决高低版本不同方法的引用问题,以iOS8中苹果用UIAlertController为例,一般实用区分版本来处理
if ([[[UIDevice currentDevice] systemVersion] floatValue] <= 8.0) {
//用UIAlertView或UIActionSheet
} else {
//用UIAlertController
}
而GJAlertController解决了这里的系统版本兼容问题，不需要判断版本，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 = @"请输入用户名";
}];
[self presentViewController:alertVC animated:YES completion:nil];
原理概述
简单来说就是三个字——黑魔法。
利用这种黑魔法的例子已经越来越多，而最早使用这种方法的是一个老外在三年为了解决NSUUID而使用的。
实现思路:
1.运行时去判断系统中是否已经存在UIAlertController，如果存在，那就什么都不做.
2.如果系统中没有UIAlertController类，我们在运行时中做一些“手脚”，让我们的GJAlertController在低版本中去完成这个问题。这一步是精华所在，下面分析代码的时候回详细说明
详细分析
实现的代码本身其实并不重要，下面先讲最重要的一个东西，它是这种黑魔法能够得以实现的前提。
在揭示这个重要前提之前，我们先来简单说说内存。内存有好多种，我们最熟悉的有：栈：函数的实现就依赖于栈，函数中简单类型的局部变量也都开辟在栈上；堆：我们平时用的Object都是开辟在堆上的；数据段：这个对我们相对陌生，但是其实静态字符串就是存在数据段的eg：
NSString *testStr = @"hello world";
NSLog(@"testStr:%p", testStr);
testStr:0xb4338 //32位的机器上
testStr:0x106326580 //64位的机器上
在编译的时候，系统中的每个类都在数据段上有一个标签(形式是这样的：OBJC_CLASS$_ClassName)，这个标签你可以理解成key，它的value就是该类的类名，举例：数据段中会有一个key是OBJC_CLASS$_UIAlertController，它对应的value就是UIAlertController的类名，当然也就会有OBJC_CLASS$_UIStackView这个标签，标识着UIStackView这个类。
最重要的一点是：在iOS7中，还没有UIAlertController的时候，这个标签OBJC_CLASS$_UIAlertController已经存在了，只是这个标签对应的value值是nil，因为没有这个类，我们可以认为是苹果在给高版本的这个类站位
runtime创建类
OBJC_EXPORT Class objc_allocateClassPair(Class superclass, const char *name, size_t extraBytes) __OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_5, __IPHONE_2_0);
superClass 是你要添加的类的父类，name是你要添加的类的名字，extraBytes一般传0，它会返回一个新类，如果名字被占用了会返回Nil。
由此要说明的两个重要结论：
1.如果OBJC_CLASS$_ClassName标签存在，但是对应的类不存在(相当于有key，但是value是nil)此时动态添加类是可以成功的。
2.如果OBJC_CLASS$_ClassName标签和对应的类都有的话，此时动态添加类是不成功的，返回nil。
__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_$_UIAlertController\n"
);
1.__asm是在C、C++源码中放入汇编代码(OC是C的超集)。
2..align是对指令或数据的存放地址进行对齐，有些CPU架构要求固定的指令长度，并且存放地址相对于2的幂指数圆整，否则无法运行，比如arm。有些不要这样也能运行，就是执行效率稍微低点，如i386。
3.64位的对齐方式是8位（23(.align后面的数))，32位的对齐方式是4位（22(.align后面的数)）。对齐只对紧挨着它的那条语句起作用，既，L_OBJC_CLASS_UIAlertController或_OBJC_CLASS_UIAlertController。
4..quad声明一组数占64位，.long声明一组数占32位
5..secton 后是指定参数用的，上述汇编的大体意思是在数据段(就是我们之前提到的数据段)找到OBJC_CLASS$_UIAlertController标签并利用.quad、.long声明的一组数来存放它，取名为：_OBJC_CLASS_UIAlertController。
__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;
}
}
}
});
}
attribute((constructor))修饰的函数会在main函数之前执行，这是我们的最好时机，有了runtime环境，但是main函数还没有执行，一切都“来得及”。
_OBJC_CLASS_UIAlertController中的值拿出来放到alertController里，之所以这么麻烦是因为不同架构的CPU运行的指令集不同，例如，32位就要这样弄：MOVW 把16位立即数放到寄存器的底16位，高16位清0
MOVT 把16位立即数放到寄存器的高16位，低16位不影响。
if (alertController && !*alertController) {
Class class = objc_allocateClassPair([GJAlertController class], "UIAlertController", 0);
if (class) {
objc_registerClassPair(class);
*alertController = class;
}
}
如果alertController存在，证明OBJC_CLASS$_UIAlertController标签存在，即key存在，*alertController不存在，证明当前系统中没有这个类，即value不存在。这正是我们之前说的情况，如果我们此时打印alertController的地址，会发现，它的位数和上面数据段中的一样而不是32位或64位，也再次印证了标签在数据段上。
此时执行最重要的一句代码——动态添加类
Class class = objc_allocateClassPair([GJAlertController class], "UIAlertController", 0);
这里正好相反，这里是在判断了没有系统类的时候，添加一个系统类，继承自我们的类：GJAlertController，也就是说，在低版本中，没有UIAlerController，我们动态添加这个类，让他继承GJAlertController，我们在GJAlertController中，实现一套与系统UIAlertController一模一样的API给人造成的错觉好像是在低版本中也能使用UIAlertController，其实只是一个魔术。
Class person = objc_allocateClassPair([NSObject class], "Person", 0);
这决对是画龙点睛的一笔，我们之前用的时候都是继承一个系统类，动态添加一个自定义的类:
我们在低版本下使用的UIAlertController是我们动态添加的，它什么也没有做，直接继承了GJAlertController，而GJAlertController声明并实现了和系统UIAlertController一模一样的一套API。我们的GJAlertController根本不是一个VC是一个NSObject，只是自己用UIAlertView和UIActionSheet封装成了UIAlertController的API罢了，到这里你应该对所有的一切都明白了吧。
几点说明：
1.为什么要使用汇编？
因为在寻找数据段上OBJC_CLASS$_ClassName标签的时候不支持C、C++、OC等高级语言，只能用汇编。
2.代码中出现的OBJC_CLASS$_UIAlertController与_OBJC_CLASS_UIAlertController有什么关系？
没有任何关系，OBJC_CLASS$_UIAlertController这个是系统中类标签的格式，必须是这样子才可以，而_OBJC_CLASS_UIAlertController只是一个参数名，你叫hellworld也可以（已经测试过可以），大家不要被它俩弄晕了，_OBJC_CLASS_UIAlertController这个写法只是约定俗称的写法，就像我们在GCD中用到的onceToken一样，没多大意义。
