習(xí)題內(nèi)容
下面的代碼會(huì)钥组？Compile Error / Runtime Crash / NSLog…?

@interface NSObject (Sark)
+ (void)foo;
@end
@implementation NSObject (Sark)
- (void)foo
{
    NSLog(@"IMP: -[NSObject(Sark) foo]");
}
@end
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        [NSObject foo];
        [[NSObject new] foo];
    }
    return 0;
}

答案：代碼正常輸出狭瞎，輸出結(jié)果如下：

2014-11-06 13:11:46.694 Test[14872:1110786] IMP: -[NSObject(Sark) foo]
2014-11-06 13:11:46.695 Test[14872:1110786] IMP: -[NSObject(Sark) foo]

使用clang -rewrite-objc main.m重寫(xiě)，我們可以發(fā)現(xiàn) main 函數(shù)中兩個(gè)方法調(diào)用被轉(zhuǎn)換成如下代碼：

 ((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("NSObject"), sel_registerName("foo"));
 ((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)((NSObject *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("NSObject"), sel_registerName("new")), sel_registerName("foo"));

我們發(fā)現(xiàn)上述兩個(gè)方法最終轉(zhuǎn)換成使用 objc_msgSend 函數(shù)傳遞消息欢唾。
這里先看幾個(gè)概念
objc_msgSend函數(shù)定義如下:

id objc_msgSend(id self, SEL op, ...)

關(guān)于 id 的解釋請(qǐng)看objc runtime系列第二篇博文： objc runtime中Object & Class & Meta Class的細(xì)節(jié)
什么是 SEL
打開(kāi)objc.h文件且警，看下SEL的定義如下:
`

typedef struct objc_selector *SEL;`

SEL是一個(gè)指向objc_selector結(jié)構(gòu)體的指針。而 objc_selector 的定義并沒(méi)有在runtime.h中給出定義礁遣。我們可以嘗試運(yùn)行如下代碼:

SEL sel = @selector(foo);
NSLog(@"%s", (char *)sel);
NSLog(@"%p", sel);
const char *selName = [@"foo" UTF8String];
SEL sel2 = sel_registerName(selName);
NSLog(@"%s", (char *)sel2);
NSLog(@"%p", sel2);

輸出如下:

2014-11-06 13:46:08.058 Test[15053:1132268] foo
2014-11-06 13:46:08.058 Test[15053:1132268] 0x7fff8fde5114
2014-11-06 13:46:08.058 Test[15053:1132268] foo
2014-11-06 13:46:08.058 Test[15053:1132268] 0x7fff8fde5114

Objective-C在編譯時(shí)振湾，會(huì)根據(jù)方法的名字生成一個(gè)用來(lái)區(qū)分這個(gè)方法的唯一的一個(gè)ID。只要方法名稱(chēng)相同亡脸，那么它們的ID就是相同的押搪。
兩個(gè)類(lèi)之間树酪，不管它們是父類(lèi)與子類(lèi)的關(guān)系，還是之間沒(méi)有這種關(guān)系大州，只要方法名相同续语，那么它的SEL就是一樣的。每一個(gè)方法都對(duì)應(yīng)著一個(gè)SEL厦画。編譯器會(huì)根據(jù)每個(gè)方法的方法名為那個(gè)方法生成唯一的SEL疮茄。這些SEL組成了一個(gè)Set集合，當(dāng)我們?cè)谶@個(gè)集合中查找某個(gè)方法時(shí)根暑，只需要去找這個(gè)方法對(duì)應(yīng)的SEL即可力试。而SEL本質(zhì)是一個(gè)字符串，所以直接比較它們的地址即可排嫌。
當(dāng)然畸裳，不同的類(lèi)可以擁有相同的selector。不同類(lèi)的實(shí)例對(duì)象執(zhí)行相同的selector時(shí)淳地，會(huì)在各自的方法列表中去根據(jù)selector去尋找自己對(duì)應(yīng)的IMP怖糊。
那么什么是IMP呢
繼續(xù)看定義:
typedef id (*IMP)(id, SEL, ...);

IMP本質(zhì)就是一個(gè)函數(shù)指針，這個(gè)被指向的函數(shù)包含一個(gè)接收消息的對(duì)象id颇象，調(diào)用方法的SEL伍伤，以及一些方法參數(shù)，并返回一個(gè)id遣钳。因此我們可以通過(guò)SEL獲得它所對(duì)應(yīng)的IMP扰魂，在取得了函數(shù)指針之后，也就意味著我們?nèi)〉昧诵枰獔?zhí)行方法的代碼入口蕴茴，這樣我們就可以像普通的C語(yǔ)言函數(shù)調(diào)用一樣使用這個(gè)函數(shù)指針劝评。
那么 objc_msgSend 到底是怎么工作的呢？
在Objective-C中荐开，消息直到運(yùn)行時(shí)才會(huì)綁定到方法的實(shí)現(xiàn)上付翁。編譯器會(huì)把代碼中[target doSth]轉(zhuǎn)換成 objc_msgSend消息函數(shù)简肴，這個(gè)函數(shù)完成了動(dòng)態(tài)綁定的所有事情晃听。它的運(yùn)行流程如下:
檢查selector是否需要忽略。(ps: Mac開(kāi)發(fā)中開(kāi)啟GC就會(huì)忽略retain,release方法砰识。)

檢查target是否為nil能扒。如果為nil，直接cleanup辫狼，然后return初斑。(這就是我們可以向nil發(fā)送消息的原因。)

然后在target的Class中根據(jù)Selector去找IMP

尋找IMP的過(guò)程:
先從當(dāng)前class的cache方法列表（cache methodLists）里去找

找到了膨处，跳到對(duì)應(yīng)函數(shù)實(shí)現(xiàn)

沒(méi)找到见秤，就從class的方法列表（methodLists）里找

還找不到砂竖，就到super class的方法列表里找，直到找到基類(lèi)(NSObject)為止

最后再找不到鹃答，就會(huì)進(jìn)入動(dòng)態(tài)方法解析和消息轉(zhuǎn)發(fā)的機(jī)制乎澄。(這部分知識(shí)，下次再細(xì)談)

那么什么是方法列表呢测摔？
上一篇博文中提到了objc_class結(jié)構(gòu)體定義置济，如下：

struct objc_class {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
    #if !__OBJC2__
    Class super_class                                        OBJC2_UNAVAILABLE;
    const char *name                                         OBJC2_UNAVAILABLE;
    long version                                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    long info                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
    long instance_size                                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_ivar_list *ivars                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_method_list **methodLists                    OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_cache *cache                                 OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_protocol_list *protocols                     OBJC2_UNAVAILABLE;
    #endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_method_list {
    struct objc_method_list *obsolete                        OBJC2_UNAVAILABLE;
    int method_count                                         OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
    int space                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
    /* variable length structure */
    struct objc_method method_list[1]                        OBJC2_UNAVAILABLE;
}```

1) objc_method_list 就是用來(lái)存儲(chǔ)當(dāng)前類(lèi)的方法鏈表，objc_method存儲(chǔ)了類(lèi)的某個(gè)方法的信息锋八。
**Method**


`typedef struct objc_method *Method;`

Method 是用來(lái)代表類(lèi)中某個(gè)方法的類(lèi)型浙于，它實(shí)際就指向objc_method結(jié)構(gòu)體，如下:

struct objc_method {
SEL method_name OBJC2_UNAVAILABLE;
char *method_types OBJC2_UNAVAILABLE;
IMP method_imp OBJC2_UNAVAILABLE;
} OBJC2_UNAVAILABLE;

method_types是個(gè)char指針挟纱，存儲(chǔ)著方法的參數(shù)類(lèi)型和返回值類(lèi)型羞酗。
SEL 和 IMP 就是我們上文提到的，所以我們可以理解為objc_class中 method list保存了一組SEL<->IMP的映射樊销。
2）objc_cache 用來(lái)緩存用過(guò)的方法整慎，提高性能。
**Cache**

`typedef struct objc_cache *Cache                             OBJC2_UNAVAILABLE;`

實(shí)際指向objc_cache結(jié)構(gòu)體围苫，如下:

struct objc_cache {
unsigned int mask /* total = mask + 1 */ OBJC2_UNAVAILABLE;
unsigned int occupied OBJC2_UNAVAILABLE;
Method buckets[1] OBJC2_UNAVAILABLE;
};

mask: 指定分配cache buckets的總數(shù)裤园。在方法查找中，Runtime使用這個(gè)字段確定數(shù)組的索引位置

occupied: 實(shí)際占用cache buckets的總數(shù)

buckets: 指定Method數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)指針的數(shù)組剂府。這個(gè)數(shù)組可能包含不超過(guò)mask+1個(gè)元素拧揽。需要注意的是，指針可能是NULL腺占，表示這個(gè)緩存bucket沒(méi)有被占用淤袜，另外被占用的bucket可能是不連續(xù)的。這個(gè)數(shù)組可能會(huì)隨著時(shí)間而增長(zhǎng)衰伯。

objc_msgSend每調(diào)用一次方法后铡羡，就會(huì)把該方法緩存到cache列表中，下次的時(shí)候意鲸，就直接優(yōu)先從cache列表中尋找烦周，如果cache沒(méi)有，才從methodLists中查找方法怎顾。
**說(shuō)完了 objc_msgSend读慎， 那么題目中的Category又是怎么工作的呢?**
**繼續(xù)看概念**
我們知道Catagory可以動(dòng)態(tài)地為已經(jīng)存在的類(lèi)添加新的方法。這樣可以保證類(lèi)的原始設(shè)計(jì)規(guī)模較小槐雾，功能增加時(shí)再逐步擴(kuò)展夭委。在runtime.h中查看定義:
`
typedef struct objc_category *Category;`

同樣也是指向一個(gè) objc_category 的C 結(jié)構(gòu)體，定義如下:

struct objc_category {
char *category_name OBJC2_UNAVAILABLE;
char *class_name OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_method_list *instance_methods OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_method_list *class_methods OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_protocol_list *protocols OBJC2_UNAVAILABLE;
} OBJC2_UNAVAILABLE;

通過(guò)上面的結(jié)構(gòu)體募强，大家可以很清楚的看出存儲(chǔ)的內(nèi)容株灸。我們繼續(xù)往下看崇摄，打開(kāi)objc源代碼，在 objc-runtime-new.h中我們可以發(fā)現(xiàn)如下定義:

struct category_t {
const char *name;
classref_t cls;
struct method_list_t *instanceMethods;
struct method_list_t *classMethods;
struct protocol_list_t *protocols;
struct property_list_t *instanceProperties;
};

上面的定義需要提到的地方有三點(diǎn):
name 是指 class_name 而不是 category_name

cls是要擴(kuò)展的類(lèi)對(duì)象慌烧，編譯期間是不會(huì)定義的配猫，而是在Runtime階段通過(guò)name對(duì)應(yīng)到對(duì)應(yīng)的類(lèi)對(duì)象

instanceProperties表示Category里所有的properties，這就是我們可以通過(guò)objc_setAssociatedObject和objc_getAssociatedObject增加實(shí)例變量的原因杏死，不過(guò)這個(gè)和一般的實(shí)例變量是不一樣的

為了驗(yàn)證上述內(nèi)容泵肄，我們使用clang -rewrite-objc main.m重寫(xiě)，題目中的Category被編譯器轉(zhuǎn)換成了這樣:

// @interface NSObject (Sark)
// + (void)foo;
/* @end */
// @implementation NSObject (Sark)
static void _I_NSObject_Sark_foo(NSObject * self, SEL _cmd) {
NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_gm_0jk35cwn1d3326x0061qym280000gn_T_main_dd1ee3_mi_0);
}
// @end
static struct _category_t _OBJC__CATEGORY_NSObject__Sark attribute ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) =
{
"NSObject",
0, // &OBJC_CLASS__NSObject,
(const struct _method_list_t *)&_OBJC__CATEGORY_INSTANCE_METHODS_NSObject__Sark,
0,
0,
0,
};
static struct category_t *L_OBJC_LABEL_CATEGORY [1] attribute((used, section ("__DATA, __objc_catlist,regular,no_dead_strip")))= {
&_OBJC__CATEGORY_NSObject__Sark,
};

_OBJC__CATEGORY_NSObject__Sark是按規(guī)則生成的字符串淑翼，我們可以清楚的看到是NSObject類(lèi),且Sark是NSObject類(lèi)的Category

_category_t結(jié)構(gòu)體第二項(xiàng) classref_t 沒(méi)有數(shù)據(jù)腐巢，驗(yàn)證了我們上面的說(shuō)法

由于題目中只有 - (void)foo方法，所以結(jié)構(gòu)體中存儲(chǔ)的list只有第三項(xiàng)instanceMethods被填充玄括。

_I_NSObject_Sark_foo代表了Category的foo方法冯丙，I表示實(shí)例方法

最后這個(gè)類(lèi)的Category生成了一個(gè)數(shù)組，存在了__objc_catlist里遭京，目前數(shù)組的內(nèi)容只有一個(gè)&_OBJC__CATEGORY_NSObject__Sark

**最終這些Category里面的方法是如何被加載的呢?**
1.打開(kāi)objc源代碼胃惜，找到 objc-os.mm, 函數(shù)_objc_init為runtime的加載入口，由libSystem調(diào)用哪雕，進(jìn)行初始化操作船殉。
2.之后調(diào)用objc-runtime-new.mm -> map_images加載map到內(nèi)存
3.之后調(diào)用objc-runtime-new.mm->_read_images初始化內(nèi)存中的map, 這個(gè)時(shí)候?qū)?huì)load所有的類(lèi)，協(xié)議還有Category斯嚎。NSOBject的+load方法就是這個(gè)時(shí)候調(diào)用的
這里貼上Category被加載的代碼：

// Discover categories.
for (EACH_HEADER) {
category_t **catlist =
_getObjc2CategoryList(hi, &count);
for (i = 0; i < count; i++) {
category_t cat = catlist[i];
Class cls = remapClass(cat->cls);
if (!cls) {
// Category's target class is missing (probably weak-linked).
// Disavow any knowledge of this category.
catlist[i] = nil;
if (PrintConnecting) {
_objc_inform("CLASS: IGNORING category ???(%s) %p with "
"missing weak-linked target class",
cat->name, cat);
}
continue;
}
// Process this category.
// First, register the category with its target class.
// Then, rebuild the class's method lists (etc) if
// the class is realized.
BOOL classExists = NO;
if (cat->instanceMethods || cat->protocols
|| cat->instanceProperties)
{
addUnattachedCategoryForClass(cat, cls, hi);
if (cls->isRealized()) {
remethodizeClass(cls);
classExists = YES;
}
if (PrintConnecting) {
_objc_inform("CLASS: found category -%s(%s) %s",
cls->nameForLogging(), cat->name,
classExists ? "on existing class" : "");
}
}
if (cat->classMethods || cat->protocols
/ || cat->classProperties */)
{
addUnattachedCategoryForClass(cat, cls->ISA(), hi);
if (cls->ISA()->isRealized()) {
remethodizeClass(cls->ISA());
}
if (PrintConnecting) {
_objc_inform("CLASS: found category +%s(%s)",
cls->nameForLogging(), cat->name);
}
}
}
}

1) 循環(huán)調(diào)用了 _getObjc2CategoryList方法利虫，這個(gè)方法的實(shí)現(xiàn)是:
1

GETSECT(_getObjc2CategoryList,        category_t *,    "__objc_catlist");

方法中最后一個(gè)參數(shù)__objc_catlist就是編譯器剛剛生成的category數(shù)組
2) load完所有的categories之后，開(kāi)始對(duì)Category進(jìn)行處理堡僻。
從上面的代碼中我們可以發(fā)現(xiàn)：實(shí)例方法被加入到了當(dāng)前的類(lèi)對(duì)象中, 類(lèi)方法被加入到了當(dāng)前類(lèi)的Meta Class中 (cls->ISA)
Step 1. 調(diào)用addUnattachedCategoryForClass方法
Step 2. 調(diào)用remethodizeClass方法, 在remethodizeClass的實(shí)現(xiàn)里調(diào)用attachCategoryMethods

static void
attachCategoryMethods(Class cls, category_list *cats, bool flushCaches)
{
if (!cats) return;
if (PrintReplacedMethods) printReplacements(cls, cats);
bool isMeta = cls->isMetaClass();
method_list_t **mlists = (method_list_t *)
_malloc_internal(cats->count * sizeof(mlists));
// Count backwards through cats to get newest categories first
int mcount = 0;
int i = cats->count;
BOOL fromBundle = NO;
while (i--) {
method_list_t *mlist = cat_method_list(cats->list[i].cat, isMeta);
if (mlist) {
mlists[mcount++] = mlist;
fromBundle |= cats->list[i].fromBundle;
}
}
attachMethodLists(cls, mlists, mcount, NO, fromBundle, flushCaches);
_free_internal(mlists);
}

這里把一個(gè)類(lèi)的category_list的所有方法取出來(lái)生成了method list糠惫。這里是倒序添加的，也就是說(shuō)钉疫，新生成的category的方法會(huì)先于舊的category的方法插入硼讽。
之后調(diào)用attachMethodLists將所有方法前序添加進(jìn)類(lèi)的method list中，如果原來(lái)類(lèi)的方法列表是a牲阁，b固阁，Category的方法列表是c，d咨油。那么插入之后的方法列表將會(huì)是c您炉，d柒爵，a役电，b。
**小發(fā)現(xiàn)**
看上面被編譯器轉(zhuǎn)換的代碼棉胀，我們發(fā)現(xiàn)Category頭文件被注釋掉了法瑟，結(jié)合上面category的加載過(guò)程冀膝。這就是我們即使沒(méi)有import category的頭文件，都能夠成功調(diào)用到Category方法的原因霎挟。
runtime加載完成后窝剖，Category的原始信息在類(lèi)結(jié)構(gòu)中將不會(huì)存在。
**解惑**
根據(jù)上面提到的知識(shí)酥夭，我們對(duì)題目中的代碼進(jìn)行分析赐纱。
1) objc runtime加載完后，NSObject的Sark Category被加載熬北。而NSObject的Sark Category的頭文件 + (void)foo 并沒(méi)有實(shí)質(zhì)參與到工作中疙描，只是給編譯器進(jìn)行靜態(tài)檢查，所有我們編譯上述代碼會(huì)出現(xiàn)警告讶隐，提示我們沒(méi)有實(shí)現(xiàn) + (void)foo 方法起胰。而在代碼編譯中，它已經(jīng)被注釋掉了巫延。
2) 實(shí)際被加入到Class的method list的方法是 - (void)foo效五，它是一個(gè)實(shí)例方法，所以加入到當(dāng)前類(lèi)對(duì)象NSObject的方法列表中炉峰，而不是NSObject Meta class的方法列表中畏妖。
3) 當(dāng)執(zhí)行 [NSObject foo]時(shí)，我們看下整個(gè)objc_msgSend的過(guò)程:
結(jié)合上一篇Meta Class的知識(shí)：
objc_msgSend 第一個(gè)參數(shù)是  “(id)objc_getClass("NSObject")”疼阔，獲得NSObject Class的對(duì)象瓜客。

類(lèi)方法在Meta Class的方法列表中找，我們?cè)趌oad Category方法時(shí)加入的是- (void)foo實(shí)例方法竿开，所以并不在NSOBject Meta Class的方法列表中

繼續(xù)往 super class中找谱仪，在上一篇博客中我們知道，NSObject Meta Class的super class是NSObject本身否彩。所以疯攒，這個(gè)時(shí)候我們能夠找到- (void)foo 這個(gè)方法。

所以正常輸出結(jié)果

4) 當(dāng)執(zhí)行[[NSObject new] foo]列荔，我們看下整個(gè)objc_msgSend的過(guò)程:
[NSObject new]生成一個(gè)NSObject對(duì)象敬尺。

直接在該對(duì)象的類(lèi)（NSObject）的方法列表里找。

能夠找到贴浙，所以正常輸出結(jié)果砂吞。

**刨根問(wèn)底Objective－C Runtime（4）－ 成員變量與屬性**
本篇筆記主要是講述objc runtime的 成員變量和屬性。
**習(xí)題內(nèi)容**
下面代碼會(huì)? Compile Error / Runtime Crash / NSLog…?

@interface Sark : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@end
@implementation Sark

• (void)speak
  {
  NSLog(@"my name is %@", self.name);
  }
  @end
  @interface Test : NSObject
  @end
  @implementation Test
• (instancetype)init
  {
  self = [super init];
  if (self) {
  id cls = [Sark class];
  void *obj = &cls;
  [(__bridge id)obj speak];
  }
  return self;
  }
  @end
  int main(int argc, const char * argv[]) {
  @autoreleasepool {
  [[Test alloc] init];
  }
  return 0;
  }

答案：代碼正常輸出崎溃，輸出結(jié)果為：


2014-11-07 14:08:25.698 Test[1097:57255] my name is

**為什么呢?**
前幾節(jié)博文中多次講到了objc_class結(jié)構(gòu)體蜻直，今天我們?cè)倌贸鰜?lái)看一下：

struct objc_class {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;

if !OBJC2

Class super_class                                        OBJC2_UNAVAILABLE;
const char *name                                         OBJC2_UNAVAILABLE;
long version                                             OBJC2_UNAVAILABLE;
long info                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
long instance_size                                       OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_ivar_list *ivars                             OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_method_list **methodLists                    OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_cache *cache                                 OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_protocol_list *protocols                     OBJC2_UNAVAILABLE;

endif

} OBJC2_UNAVAILABLE;

其中objc_ivar_list結(jié)構(gòu)體存儲(chǔ)著objc_ivar數(shù)組列表，而objc_ivar結(jié)構(gòu)體存儲(chǔ)了類(lèi)的單個(gè)成員變量的信息。
**那么什么是Ivar呢概而？**
Ivar 在objc中被定義為：


`typedef struct objc_ivar *Ivar;`

它是一個(gè)指向objc_ivar結(jié)構(gòu)體的指針呼巷，結(jié)構(gòu)體有如下定義：

struct objc_ivar {
char *ivar_name OBJC2_UNAVAILABLE;
char *ivar_type OBJC2_UNAVAILABLE;
int ivar_offset OBJC2_UNAVAILABLE;

ifdef LP64

int space                                                OBJC2_UNAVAILABLE;

endif

} OBJC2_UNAVAILABLE;

這里我們注意第三個(gè)成員 ivar_offset。它表示基地址偏移字節(jié)赎瑰。
在編譯我們的類(lèi)時(shí)王悍，編譯器生成了一個(gè) ivar布局，顯示了在類(lèi)中從哪可以訪問(wèn)我們的 ivars 餐曼⊙勾ⅲ看下圖:
![1419386363580125.png](http://upload-images.jianshu.io/upload_images/1864395-ef3ced36ac3e1213.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)
上圖中，左側(cè)的數(shù)據(jù)就是地址偏移字節(jié)源譬，我們對(duì) ivar 的訪問(wèn)就可以通過(guò) 對(duì)象地址 ＋ ivar偏移字節(jié)的方法渠脉。但是這又引發(fā)一個(gè)問(wèn)題，看下圖:
![1419386376731373.png](http://upload-images.jianshu.io/upload_images/1864395-da77e9c2ba7585d5.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)
我們?cè)黾恿烁割?lèi)的ivar瓶佳，這個(gè)時(shí)候布局就出錯(cuò)了芋膘，我們就不得不重新編譯子類(lèi)來(lái)恢復(fù)兼容性。
而Objective－C Runtime中使用了Non Fragile ivars霸饲，看下圖:
![1419386388780906.png](http://upload-images.jianshu.io/upload_images/1864395-fa05d2ebf66729a3.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)
使用Non Fragile ivars時(shí)为朋，Runtime會(huì)進(jìn)行檢測(cè)來(lái)調(diào)整類(lèi)中新增的ivar的偏移量。 這樣我們就可以通過(guò) 對(duì)象地址 ＋ 基類(lèi)大小 + ivar偏移字節(jié)的方法來(lái)計(jì)算出ivar相應(yīng)的地址厚脉，并訪問(wèn)到相應(yīng)的ivar习寸。
我們來(lái)看一個(gè)例子:

@interface Student : NSObject
{
@private
NSInteger age;
}
@end
@implementation Student

• (NSString *)description
  {
  return [NSString stringWithFormat:@"age = %d", age];
  }
  @end
  int main(int argc, const char * argv[]) {
  @autoreleasepool {
  Student *student = [[Student alloc] init];
  student->age = 24;
  }
  return 0;
  }

上述代碼，Student有兩個(gè)被標(biāo)記為private的ivar傻工，這個(gè)時(shí)候當(dāng)我們使用 -> 訪問(wèn)時(shí)霞溪，編譯器會(huì)報(bào)錯(cuò)。那么我們?nèi)绾卧O(shè)置一個(gè)被標(biāo)記為private的ivar的值呢?
通過(guò)上面的描述中捆，我們知道ivar是通過(guò)計(jì)算字節(jié)偏量來(lái)確定地址鸯匹，并訪問(wèn)的。我們可以改成這樣:

@interface Student : NSObject
{
@private
int age;
}
@end
@implementation Student

• (NSString *)description
  {
  NSLog(@"current pointer = %p", self);
  NSLog(@"age pointer = %p", &age);
  return [NSString stringWithFormat:@"age = %d", age];
  }
  @end
  int main(int argc, const char * argv[]) {
  @autoreleasepool {
  Student *student = [[Student alloc] init];
  Ivar age_ivar = class_getInstanceVariable(object_getClass(student), "age");
  int *age_pointer = (int *)((__bridge void *)(student) + ivar_getOffset(age_ivar));
  NSLog(@"age ivar offset = %td", ivar_getOffset(age_ivar));
  *age_pointer = 10;
  NSLog(@"%@", student);
  }
  return 0;
  }

上述代碼的輸出結(jié)果為:

2014-11-08 18:24:38.892 Test[4143:466864] age ivar offset = 8
2014-11-08 18:24:38.893 Test[4143:466864] current pointer = 0x1001002d0
2014-11-08 18:24:38.893 Test[4143:466864] age pointer = 0x1001002d8
2014-11-08 18:24:38.894 Test[4143:466864] age = 10

我們可以清晰的看到指針地址的變化和偏移量泄伪，和我們上述描述一致殴蓬。
**說(shuō)完了Ivar， 那Property又是怎么樣的呢蟋滴？**
使用clang -rewrite-objc main.m重寫(xiě)題目中的代碼染厅，我們發(fā)現(xiàn)Sark類(lèi)中的name屬性被轉(zhuǎn)換成了如下代碼:

struct Sark_IMPL {
struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
NSString *_name;
};
// @property (nonatomic, copy) NSString name;
/ @end /
// @implementation Sark
static NSString * _I_Sark_name(Sark * self, SEL _cmd) { return ((NSString **)((char *)self + OBJC_IVAR__Sark_name)); }
static void I_Sark_setName(Sark * self, SEL _cmd, NSString *name) { objc_setProperty (self, _cmd, OFFSETOFIVAR(struct Sark, _name), (id)name, 0, 1); }

類(lèi)中的Property屬性被編譯器轉(zhuǎn)換成了Ivar，并且自動(dòng)添加了我們熟悉的Set和Get方法津函。
我們這個(gè)時(shí)候回頭看一下objc_class結(jié)構(gòu)體中的內(nèi)容肖粮，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)用來(lái)專(zhuān)門(mén)記錄Property的list。我們翻開(kāi)objc源代碼尔苦，在objc-runtime-new.h中涩馆，發(fā)現(xiàn)最終還是會(huì)通過(guò)在class_ro_t結(jié)構(gòu)體中使用property_list_t存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)的propertyies行施。
而在剛剛重寫(xiě)的代碼中，我們可以找到這個(gè)property_list_t:

static struct /_prop_list_t/ {
unsigned int entsize; // sizeof(struct _prop_t)
unsigned int count_of_properties;
struct _prop_t prop_list[1];
} _OBJC__PROP_LIST_Sark attribute ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = {
sizeof(_prop_t),
1,
name
};
static struct _class_ro_t _OBJC_CLASS_RO__Sark attribute ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = {
0, OFFSETOFIVAR(struct Sark, _name), sizeof(struct Sark_IMPL),
(unsigned int)0,
0,
"Sark",
(const struct _method_list_t *)&_OBJC__INSTANCE_METHODS_Sark,
0,
(const struct _ivar_list_t *)&_OBJC__INSTANCE_VARIABLES_Sark,
0,
(const struct _prop_list_t *)&_OBJC__PROP_LIST_Sark,
};

**解惑**
**1）為什么能夠正常運(yùn)行凌净，并調(diào)用到speak方法？**

id cls = [Sark class];
void *obj = &cls;
[(__bridge id)obj speak];

obj被轉(zhuǎn)換成了一個(gè)指向Sark Class的指針屋讶，然后使用id轉(zhuǎn)換成了objc_object類(lèi)型冰寻。這個(gè)時(shí)候的obj已經(jīng)相當(dāng)于一個(gè)Sark的實(shí)例對(duì)象(但是和使用[Sark new]生成的對(duì)象還是不一樣的)，我們回想下Runtime的第二篇博文中objc_object結(jié)構(gòu)體的構(gòu)成就是一個(gè)指向Class的isa指針皿渗。
這個(gè)時(shí)候我們?cè)倩叵胂律弦黄┪闹衞bjc_msgSend的工作流程斩芭，在代碼中的obj指向的Sark Class中能夠找到speak方法，所以代碼能夠正常運(yùn)行乐疆。
**2) 為什么self.name的輸出為?**
我們?cè)跍y(cè)試代碼中加入一些調(diào)試代碼和Log如下:

• (void)speak
  {
  unsigned int numberOfIvars = 0;
  Ivar *ivars = class_copyIvarList([self class], &numberOfIvars);
  for(const Ivar *p = ivars; p < ivars+numberOfIvars; p++) {
  Ivar const ivar = *p;
  ptrdiff_t offset = ivar_getOffset(ivar);
  const char *name = ivar_getName(ivar);
  NSLog(@"Sark ivar name = %s, offset = %td", name, offset);
  }
  NSLog(@"my name is %p", &_name);
  NSLog(@"my name is %@", *(&_name));
  }
  @implementation Test
• (instancetype)init
  {
  self = [super init];
  if (self) {
  NSLog(@"Test instance = %@", self);
  void *self2 = (__bridge void *)self;
  NSLog(@"Test instance pointer = %p", &self2);
  id cls = [Sark class];
  NSLog(@"Class instance address = %p", cls);
  void *obj = &cls;
  NSLog(@"Void *obj = %@", obj);
  [(__bridge id)obj speak];
  }
  return self;
  }
  @end

輸出結(jié)果如下:

2014-11-11 00:56:02.464 Test[10475:1071029] Test instance = 2014-11-11 00:56:02.464 Test[10475:1071029] Test instance pointer = 0x7fff5fbff7c8
2014-11-11 00:56:02.465 Test[10475:1071029] Class instance address = 0x1000023c8
2014-11-11 00:56:02.465 Test[10475:1071029] Void *obj = 2014-11-11 00:56:02.465 Test[10475:1071029] Sark ivar name = _name, offset = 8
2014-11-11 00:56:02.465 Test[10475:1071029] my name is 0x7fff5fbff7c8
2014-11-11 00:56:02.465 Test[10475:1071029] my name is

Sark中Propertyname最終被轉(zhuǎn)換成了Ivar加入到了類(lèi)的結(jié)構(gòu)中划乖，Runtime通過(guò)計(jì)算成員變量的地址偏移來(lái)尋找最終Ivar的地址，我們通過(guò)上述輸出結(jié)果挤土，可以看到 Sark的對(duì)象指針地址加上Ivar的偏移量之后剛好指向的是Test對(duì)象指針地址琴庵。
這里的原因主要是因?yàn)樵贑中，局部變量是存儲(chǔ)到內(nèi)存的棧區(qū)仰美，程序運(yùn)行時(shí)棧的生長(zhǎng)規(guī)律是從地址高到地址低迷殿。C語(yǔ)言到頭來(lái)講是一個(gè)順序運(yùn)行的語(yǔ)言，隨著程序運(yùn)行咖杂，棧中的地址依次往下走庆寺。
看下圖，可以清楚的展示整個(gè)計(jì)算的過(guò)程：
![1419386619962473.png](http://upload-images.jianshu.io/upload_images/1864395-3bbfa5fac4340b2f.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)
我們可以做一個(gè)另外的實(shí)驗(yàn)诉字，把Test Class 的init方法改為如下代碼：

@interface Father : NSObject
@end
@implementation Father
@end
@implementation Test

• (instancetype)init
  {
  self = [super init];
  if (self) {
  NSLog(@"Test instance = %@", self);
  id fatherCls = [Father class];
  void *father;
  father = (void *)&fatherCls;
  id cls = [Sark class];
  void *obj;
  obj = (void *)&cls;
  [(__bridge id)obj speak];
  }
  return self;
  }
  @end

你會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)時(shí)候的輸出變成了:

2014-11-08 21:40:36.724 Test[4845:543231] Test instance = 2014-11-08 21:40:36.725 Test[4845:543231] ivar name = _name, offset = 8
2014-11-08 21:40:36.726 Test[4845:543231] Sark instance = 0x7fff5fbff7b8
2014-11-08 21:40:36.726 Test[4845:543231] my name is 0x7fff5fbff7c0
2014-11-08 21:40:36.726 Test[4845:543231] my name is