方法的歸屬問(wèn)題探索

1. 定一個(gè)Person類碉渡，定義一個(gè)實(shí)例方法，一個(gè)類方法母剥，并完成實(shí)現(xiàn)

@interface Person : NSObject
- (void)sayHello;
+ (void)sayHappy;

@end

@implementation Person

- (void)sayHello{
    NSLog(@"Person say : Hello!!!");
}

+ (void)sayHappy{
    NSLog(@"Person say : Happy!!!");
}

@end

2. 獲取類的方法并打印出來(lái)

void objc_copyMethodList(Class pClass){
    unsigned int count = 0;
    Method *methods = class_copyMethodList(pClass, &count);
    for (unsigned int i=0; i < count; i++) {
        Method const method = methods[i];
        //獲取方法名
        NSString *key = NSStringFromSelector(method_getName(method));
        
        NSLog(@"Method, name: %@", key);
    }
    free(methods);
}

3. 獲取實(shí)例方法并打印其地址

void instanceMethod_classToMetaclass(Class pClass){
    
    const char *className = class_getName(pClass);
    Class metaClass = objc_getMetaClass(className);
    
    Method method1 = class_getInstanceMethod(pClass, @selector(sayHello));
    Method method2 = class_getInstanceMethod(metaClass, @selector(sayHello));

    Method method3 = class_getInstanceMethod(pClass, @selector(sayHappy));
    Method method4 = class_getInstanceMethod(metaClass, @selector(sayHappy));
    
    NSLog(@"%s - %p-%p-%p-%p",__func__,method1,method2,method3,method4);
}

3. 獲取類方法并打印其地址

void classMethod_classToMetaclass(Class pClass){
    
    const char *className = class_getName(pClass);
    Class metaClass = objc_getMetaClass(className);
    
    Method method1 = class_getClassMethod(pClass, @selector(sayHello));
    Method method2 = class_getClassMethod(metaClass, @selector(sayHello));

    Method method3 = class_getClassMethod(pClass, @selector(sayHappy));
    // 元類 為什么有 sayHappy 類方法 0 1
    //
    Method method4 = class_getClassMethod(metaClass, @selector(esd));
    
    NSLog(@"%s-%p-%p-%p-%p",__func__,method1,method2,method3,method4);
}

4. 獲取方法實(shí)現(xiàn)

void IMP_classToMetaclass(Class pClass){
    
    const char *className = class_getName(pClass);
    Class metaClass = objc_getMetaClass(className);

    // - (void)sayHello;
    // + (void)sayHappy;
    IMP imp1 = class_getMethodImplementation(pClass, @selector(sayHello));
    IMP imp2 = class_getMethodImplementation(metaClass, @selector(sayHello));

    IMP imp3 = class_getMethodImplementation(pClass, @selector(sayHappy));
    IMP imp4 = class_getMethodImplementation(metaClass, @selector(sayHappy));

    NSLog(@"%p-%p-%p-%p",imp1,imp2,imp3,imp4);
    NSLog(@"%s",__func__);
}

5. 方法調(diào)用

        Person *person = [Person alloc];
        Class pClass     = object_getClass(person);
        objc_copyMethodList(pClass);

        instanceMethod_classToMetaclass(pClass);
        classMethod_classToMetaclass(pClass);
        IMP_classToMetaclass(pClass);

6. 執(zhí)行結(jié)果

Method, name: sayHello
instanceMethod_classToMetaclass - 0x1000081b0-0x0-0x0-0x100008148
classMethod_classToMetaclass-0x0-0x0-0x100008148-0x0
IMP_classToMetaclass-0x100003d10-0x7fff67dc7bc0-0x7fff67dc7bc0-0x100003d40

接下來(lái)我們逐個(gè)函數(shù)進(jìn)行分析滞诺，然后論證結(jié)果

objc_copyMethodList

• class_copyMethodList(Class _Nullable cls, unsigned int * _Nullable outCount)
  runtime提供的函數(shù)，用來(lái)獲取類的方法列表环疼，并返回方法個(gè)數(shù)铭段。

從這個(gè)方法里面我們知道，Person中只存儲(chǔ)了實(shí)例方法

class_getInstanceMethod(Class _Nullable cls, SEL _Nonnull name)

• command + shift + 0先查看官方文檔

  
  
  class_getInstanceMethod文檔.png

從文檔中我們可以看出秦爆，當(dāng)查找實(shí)例方法的時(shí)候，會(huì)沿著當(dāng)前類的繼承鏈找下去憔披。

• method1
  • 在Person類中找sayHello實(shí)例方法等限，能找到，所以地址有值
• method2
  • 在MetaClass(Person)的中找sayHello實(shí)例方法芬膝，找不到
  • 然后沿著MetaClass→SuperMetaClass→RootMetaClass→NSObject→nil繼承鏈找望门，直到nil都沒(méi)找到sayHello實(shí)例方法，所以打印method2的地址為0x0
• method3
  • 在Person類中找sayHappy類方法锰霜，沒(méi)有找到
  • 然后沿著Person→NSObject→nil繼承鏈找筹误，直到nil都沒(méi)找到sayHappy類方法，所以答應(yīng)method2的地址為0x0
• method4
  • 在MetaClass(Person)的中找sayHappy類方法癣缅，能找到厨剪，所以打印的地址有值

class_getClassMethod(Class _Nullable cls, SEL _Nonnull name)

• 先看看文檔怎么說(shuō)

  
  
  class_getClassMethod文檔.png

從文檔上我們可以看出，也是通過(guò)父類是否有class method來(lái)判斷

• class_getClassMethod源碼

Method class_getClassMethod(Class cls, SEL sel)
{
    if (!cls  ||  !sel) return nil;

    return class_getInstanceMethod(cls->getMeta(), sel);
}

Class getMeta() {
    if (isMetaClass()) return (Class)this;
    else return this->ISA();
}

看了源碼友存，其實(shí)是去獲取元類的實(shí)例化方法祷膳。如果當(dāng)前類是元類就直接使用當(dāng)前類，來(lái)完成class_getInstanceMethod屡立，這里不繼續(xù)通過(guò)→ISA()來(lái)繼續(xù)往下摸直晨，是因?yàn)闀?huì)產(chǎn)生無(wú)限循環(huán)。我們知道class_getInstanceMethod會(huì)根據(jù)繼承鏈一直去尋找實(shí)例方法膨俐。

• method1：
  • 首先獲取Person的元類MetaClass(Person)勇皇，然后尋找沿著MetaClass→SuperMetaClass→RootMetaClass→NSObject→nil去尋找sayhello類的實(shí)例方法，最終都找不到焚刺，所以地址為0x0敛摘。
• method2：
  • 首先獲取MetaClass(Person)的元類，因?yàn)?code>MetaClass(Person)已經(jīng)是元類了檩坚，所以直接返回MetaClass(Person)着撩，然后尋找沿著MetaClass→SuperMetaClass→RootMetaClass→NSObject→nil去尋找sayhello類的實(shí)例方法诅福，最終都找不到，所以地址為0x0拖叙。
• method3:
  • 首先獲取Person的元類MetaClass(Person)氓润，然后尋找沿著MetaClass→SuperMetaClass→RootMetaClass→NSObject→nil去尋找Person的元類繼承鏈的sayHappy實(shí)例方法，通過(guò)前面的分析我們知道Person的類方法sayHappy就存在MetaClass(Person)中薯鳍，所以返回打印的地址有值咖气。
• method4:
  • 首先獲取MetaClass(Person)的元類，因?yàn)?code>MetaClass(Person)已經(jīng)是元類了挖滤，所以直接返回MetaClass(Person)崩溪，然后尋找沿著MetaClass→SuperMetaClass→RootMetaClass→NSObject→nil去尋方法名為sayHappy的方法，通過(guò)前面的分析我們知道sayHappy就存在MetaClass(Person)中斩松，所以返回打印的地址有值伶唯。

class_getMethodImplementation(Class _Nullable cls, SEL _Nonnull name)

• class_getMethodImplementation文檔

  
  
  class_getMethodImplementation文檔.png
  • 該方法會(huì)返回一個(gè)指向方法實(shí)現(xiàn)的函數(shù)指針
  • 速度比method_getImplementation(class_getInstanceMethod(cls, name))快
  • 返回的函數(shù)指針不一定是該方法的實(shí)現(xiàn)，也可能是runtime的一個(gè)內(nèi)部函數(shù)
  • 如果類實(shí)例無(wú)法響應(yīng)selector惧盹，則返回的函數(shù)指針將是runtime消息轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的一部分
• 再來(lái)看看源碼

IMP class_getMethodImplementation(Class cls, SEL sel)
{
    IMP imp;

    if (!cls  ||  !sel) return nil;

    imp = lookUpImpOrNil(nil, sel, cls, LOOKUP_INITIALIZE | LOOKUP_RESOLVER);

    // Translate forwarding function to C-callable external version
    if (!imp) {
        return _objc_msgForward;
    }

    return imp;
}

通過(guò)源碼乳幸，首先去查找方法實(shí)現(xiàn)，如果沒(méi)有找到钧椰，則進(jìn)行消息轉(zhuǎn)發(fā)粹断。

• imp1：
  • 通過(guò)前面我們知道，sayhello實(shí)例方法嫡霞，存在Person類中瓶埋，能找到，所以返回函數(shù)指針诊沪，能打印出其地址
• imp2:
  • sayhello不存在元類中养筒，所以進(jìn)行了消息轉(zhuǎn)發(fā)
• imp3:
  • sayHappy是類方法，不存在類中娄徊，所以進(jìn)行了消息轉(zhuǎn)發(fā)
• imp4:
  • sayhappy是類方法闽颇，存在元類中，能在元類中找到寄锐，所以返回函數(shù)指針兵多，能打印出其地址

iskindOfClass & isMemberOfClass

• 類方法isKindOfClass和isMemberOfClass

    BOOL re1 = [(id)[NSObject class] isKindOfClass:[NSObject class]];
    BOOL re2 = [(id)[NSObject class] isMemberOfClass:[NSObject class]];
    BOOL re3 = [(id)[Person class] isKindOfClass:[Person class]];
    BOOL re4 = [(id)[Person class] isMemberOfClass:[Person class]];
    NSLog(@" re1 :%hhd\n re2 :%hhd\n re3 :%hhd\n re4 :%hhd\n",re1,re2,re3,re4);

輸出如下

 re1 :1
 re2 :0
 re3 :0
 re4 :0

• 實(shí)例方法isKindOfClass和isMemberOfClass

    BOOL re5 = [(id)[NSObject alloc] isKindOfClass:[NSObject class]];
    BOOL re6 = [(id)[NSObject alloc] isMemberOfClass:[NSObject class]];
    BOOL re7 = [(id)[Person alloc] isKindOfClass:[Person class]];
    BOOL re8 = [(id)[Person alloc] isMemberOfClass:[Person class]];

輸出：

 re5 :1
 re6 :1
 re7 :1
 re8 :1

為什么會(huì)是這個(gè)結(jié)果，我們來(lái)分析一下isKindOfClass和isMemberOfClass的源碼

• isKindOfClass

1. isKindOfClass類方法源碼

+ (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
    for (Class tcls = self->ISA(); tcls; tcls = tcls->superclass) {
        if (tcls == cls) return YES;
    }
    return NO;
}

通過(guò)源碼我們可以看到橄仆，當(dāng)isKindOfClass作為類方法的時(shí)候剩膘，是先通過(guò)ISA獲取當(dāng)前類的元類，然后遞歸當(dāng)前的元類繼承鏈和當(dāng)前類進(jìn)行對(duì)比盆顾。

• re1：
  • NSObject→ISA():RootMetaClass VS NSObject怠褐，不滿足，循環(huán)繼續(xù)
  • 根元類的superclass是NSObject VS NSObject您宪。返回YES
• re3
  • Peson→ISA():MetaClass(Person) VS Peson奈懒，不滿足奠涌，循環(huán)繼續(xù)
  • Meta(Person)→superclass:SuperMetaClass(Peson) VS Person, 不滿足，循環(huán)繼續(xù)
  • SuperMeta(Peson)→superclass:RootMetaClass VS Person, 不滿足磷杏，循環(huán)繼續(xù)
  • RootMetaClass→superclass:NSObject VS Person, 不滿足溜畅，循環(huán)繼續(xù)
  • NSObject→superclass:nil，跳出循環(huán)极祸，返回NO

2. isKindOfClass實(shí)例方法源碼

- (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
    for (Class tcls = [self class]; tcls; tcls = tcls->superclass) {
        if (tcls == cls) return YES;
    }
    return NO;
}
// class的實(shí)例方法
- (Class)class {
    return object_getClass(self);
}

Class object_getClass(id obj)
{
    if (obj) return obj->getIsa();
    else return Nil;
}

objc_object::getIsa() 
{
    if (fastpath(!isTaggedPointer())) return ISA();

    extern objc_class OBJC_CLASS_$___NSUnrecognizedTaggedPointer;
    uintptr_t slot, ptr = (uintptr_t)this;
    Class cls;

    slot = (ptr >> _OBJC_TAG_SLOT_SHIFT) & _OBJC_TAG_SLOT_MASK;
    cls = objc_tag_classes[slot];
    if (slowpath(cls == (Class)&OBJC_CLASS_$___NSUnrecognizedTaggedPointer)) {
        slot = (ptr >> _OBJC_TAG_EXT_SLOT_SHIFT) & _OBJC_TAG_EXT_SLOT_MASK;
        cls = objc_tag_ext_classes[slot];
    }
    return cls;
}

通過(guò)源碼慈格，當(dāng)isKindOfClass作為實(shí)例方法的時(shí)候，先獲取當(dāng)前實(shí)例對(duì)象的isa即當(dāng)前實(shí)例的類遥金，與傳入類進(jìn)行對(duì)比浴捆，然后再把傳入類與當(dāng)前實(shí)例對(duì)象的類的繼承鏈來(lái)進(jìn)行對(duì)比

• re5:
  • [NSObject alloc]→getIsa() : NSObject VS NSObject，返回YES
• re7:
  • [Person alloc]→getIsa() : Person VS VS Person稿械，返回YES选泻。

！Ｃ滥滔金！注意這里有坑點(diǎn)
看上去分析的很對(duì)，實(shí)際上是這樣的么茂嗓？我們進(jìn)行斷點(diǎn)調(diào)試的時(shí)候發(fā)現(xiàn)isKindOfClass不走我們上面分析的兩個(gè)方法，而是統(tǒng)一走objc_opt_isKindOfClass

isKindOfClass的調(diào)用.png

BOOL
objc_opt_isKindOfClass(id obj, Class otherClass)
{
#if __OBJC2__
    if (slowpath(!obj)) return NO;
    Class cls = obj->getIsa();
    if (fastpath(!cls->hasCustomCore())) {
        for (Class tcls = cls; tcls; tcls = tcls->superclass) {
            if (tcls == otherClass) return YES;
        }
        return NO;
    }
#endif
    return ((BOOL(*)(id, SEL, Class))objc_msgSend)(obj, @selector(isKindOfClass:), otherClass);
}

看到源碼科阎，是不是和上面分析的是基本一致的述吸，首先通過(guò)需要判斷的對(duì)象或者類的isa來(lái)獲取當(dāng)對(duì)象的類或者類的元類，然后通過(guò)他們的繼承鏈來(lái)與需要對(duì)比的類進(jìn)行對(duì)比
Tips: 類通過(guò)isa可以獲取元類锣笨，對(duì)象通過(guò)isa獲取實(shí)例當(dāng)前對(duì)象的類

• isMemberOfClass
  為了避免剛剛的問(wèn)題蝌矛，我們首先來(lái)看下isMemberOfClass方法的調(diào)用走哪個(gè)方法
  
  isMemberOfClass方法流程.png
  
  確實(shí)會(huì)走isMemberOfClass的底層方法，可以放心分析了
• isMemberOfClass類方法的源碼

+ (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    return self->ISA() == cls;
}

通過(guò)源碼错英，拿元類和傳入類來(lái)進(jìn)行對(duì)比

• r2:
  • NSObject→ISA(): RootMetaClass VS NSObject入撒，返回NO
• r4:
  • Person→ISA(): MetaClass(Person) VS NSObject，返回NO

• isMemberOfClass實(shí)例方法的源碼

- (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    return [self class] == cls;
}

// class的實(shí)例方法
- (Class)class {
    return object_getClass(self);
}

Class object_getClass(id obj)
{
    if (obj) return obj->getIsa();
    else return Nil;
}

objc_object::getIsa() 
{
    if (fastpath(!isTaggedPointer())) return ISA();

    extern objc_class OBJC_CLASS_$___NSUnrecognizedTaggedPointer;
    uintptr_t slot, ptr = (uintptr_t)this;
    Class cls;

    slot = (ptr >> _OBJC_TAG_SLOT_SHIFT) & _OBJC_TAG_SLOT_MASK;
    cls = objc_tag_classes[slot];
    if (slowpath(cls == (Class)&OBJC_CLASS_$___NSUnrecognizedTaggedPointer)) {
        slot = (ptr >> _OBJC_TAG_EXT_SLOT_SHIFT) & _OBJC_TAG_EXT_SLOT_MASK;
        cls = objc_tag_ext_classes[slot];
    }
    return cls;
}

分析源碼椭岩，[self class]其實(shí)就是通過(guò)isa去獲取實(shí)例化當(dāng)前對(duì)象的類茅逮，然后與傳入類來(lái)進(jìn)行對(duì)比。

• r6:
  • [NSObject alloc]→getIsa(): NSObject VS NSObject判哥，返回YES
• r4:
  • [Person alloc]→getIsa(): Person VS Person献雅，返回YES