前言

前幾天有人問我一個問題：為什么分類不能自動創(chuàng)建get set方法。老實說，筆者從來沒有去思考過這個問題。于是這次通過代碼實踐跟runtime源碼來探究這個問題。

準備工作

為了能減少輸出類數(shù)據(jù)的代碼工作停巷，筆者基于NSObject的分類封裝了一套代碼

類的屬性

• 正常創(chuàng)建類
  @interface Person: NSObject {
  int _pId;
  }

  @property (nonatomic, copy) NSString * name;
  @property (nonatomic, assign) NSUInteger age;
  
  @end
  
  int main(int argc, char * argv[]) {
      @autoreleasepool {
          Person * p = [[Person alloc] init];
          [p logCustomIvars];
          [p logCustomMethods];
          [p logCustomProperties];
          return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
      }
  }
  

運行結(jié)果：屬性name和age生成了對應(yīng)的_propertyName的實例變量以及setter和getter

• 動態(tài)生成屬性age
  @implementation Person
  @dynamic age;

  @end
  

運行結(jié)果：缺少了_age變量以及對應(yīng)的setAge:和age方法

• 手動實現(xiàn)setter/getter
  @implemetation Person
  @dynamic age;

  - (void)setAge: (NSUInteger)age {}
  - (NSUInteger)age { return 18; }
  
  @end
  

輸出結(jié)果：未生成_age實例變量

• 手動實現(xiàn)_pId的setter/getter
  @implemetation Person
  @dynamic age;

  - (void)setAge: (NSUInteger)age {}
  - (NSUInteger)age { return 18; }
  
  - (void)setPId: (int)pId { _pId = pId; }
  - (int)pId { return _pId; }      
  
  @end
  
  [p setValueForKey: @"pId"];
  

運行結(jié)果：KVC的訪問會觸發(fā)setter方法榕栏，_pId除了無法通過點語法訪問外畔勤，其他表現(xiàn)與@property無異

通過上面的幾段試驗，可以得出@property的公式：

分類屬性

• 分類中添加weigh和height屬性
  @interface Person (category)

  @property (nonatomic, assign) CGFloat weigh;
  @property (nonatomic, assign) CGFloat height;
  
  @end
  

運行結(jié)果：weigh和height未生成實例變量以及對應(yīng)的setter/getter扒磁，與@dynamic修飾的age表現(xiàn)一致

• 使用@synthesize自動合成setter/getter方法時編譯報錯
  

• 手動實現(xiàn)setter/getter
  @implemetation Person (category)

  - (void)setWeigh: (CGFloat)weigh {}
  - (CGFloat)weigh { return 150; }
  
  @end
  

運行結(jié)果：與@dynamic age后重寫其setter/getter表現(xiàn)一致

• 動態(tài)綁定屬性來實現(xiàn)setter/getter
  void * kHeightKey = &kHeightKey;
  @implemetation Person (category)

  - (void)setWeigh: (CGFloat)weigh {}
  - (CGFloat)weigh { return 150; }
  
  - (void)setHeight: (CGFloat)height {
      objc_setAssociatedObject(self, kHeightKey, @(height), OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
  }
  - (CGFloat)height { 
      return return [objc_getAssociatedObject(self, kHeightKey) doubleValue];;
  }
  
  @end
  
  [p logCustomIvars]
  [p logCustomMethods];
  [p logCustomProperties];
  
  CGFloat height = 180;
  p.height = 180;
  height = p.height;
  
  [p logCustomIvars]
  [p logCustomMethods];
  [p logCustomProperties];
  

運行結(jié)果：動態(tài)綁定前后ivar沒有發(fā)生任何變化

通過代碼實驗庆揪，可以得出下面兩個結(jié)論：

• 分類屬性相當于@dynamic property
• 缺少ivar的情況下無法使用@synthesize自動合成屬性

以及一個猜想：

• 在類完成加載后無法繼續(xù)添加ivar

通過runtime動態(tài)創(chuàng)建類驗證猜想：

int main(int argc, char * argv[]) {

    NSString * className = @"Custom";
    Class customClass = objc_allocateClassPair([NSObject class], className.UTF8String, 0);
    class_addIvar(customClass, @"ivar1".UTF8String, sizeof(NSString *), 0, "@");
    objc_property_attribute_t type1 = { "T", "@\"NSString\"" };
    objc_property_attribute_t ownership1 = { "C", "N" };
    objc_property_attribute_t atts1[] = { type1, ownership1 };
    class_addProperty(customClass, "property1", atts1, 2);

    objc_registerClassPair(customClass);
    id instance = [[customClass alloc] init];
    NSLog(@"\nLog Ivars ===================");
    [instance logCustomIvars];
    NSLog(@"\nLog methods ===================");
    [instance logCustomMethods];
    NSLog(@"\nLog properties ===================");
    [instance logCustomProperties];

    class_addIvar(customClass, @"ivar2".UTF8String, sizeof(NSString *), 0, "@");
    objc_property_attribute_t type2 = { "T", "@\"NSString\"" };
    objc_property_attribute_t ownership2 = { "C", "N" };
    objc_property_attribute_t atts2[] = { type2, ownership2 };
    class_addProperty(customClass, "property2", atts2, 2);
    instance = [[customClass alloc] init];
    NSLog(@"\nLog Ivars ===================");
    [instance logCustomIvars];
    NSLog(@"\nLog methods ===================");
    [instance logCustomMethods];
    NSLog(@"\nLog properties ===================");
    [instance logCustomProperties];
}

運行結(jié)果：在調(diào)用class_registerClassPair后，添加ivar失敗

從源碼解析

objc_class的結(jié)構(gòu)體定義如下：

struct objc_class : objc_object {
    Class superclass;
    const char *name;
    uint32_t version;
    uint32_t info;
    uint32_t instance_size;
    struct old_ivar_list *ivars;
    struct old_method_list **methodLists;
    Cache cache;
    struct old_protocol_list *protocols;
    // CLS_EXT only
    const uint8_t *ivar_layout;
    struct old_class_ext *ext;
}

ps: 在新版本中結(jié)構(gòu)體內(nèi)部已經(jīng)發(fā)生了大改妨托，但是內(nèi)部的屬性大致上仍是這些

這里面有個重要的屬性ivar_layout缸榛，顧名思義存放的是變量的位置屬性，與之對應(yīng)的還有一個weakIvarLayout變量兰伤，不過在默認結(jié)構(gòu)中沒有出現(xiàn)内颗。這兩個屬性用來記錄ivar哪些是strong或者weak，而這個記錄操作在runtime階段已經(jīng)被確定好敦腔。正由于如此均澳，這極有可能是ivar無法在類被加載后繼續(xù)添加的原因之一。ivar_layout的更多了解可以參照Objective-C Class Ivar layout一文

import操作幫助編譯檢查和鏈接過程符衔，但是在category的加載過程中找前，不會將擴展的內(nèi)容添加到原始的類結(jié)構(gòu)中。runtime對于category的加載過程可以簡單的分成下面幾步（摘自objc category的密碼）：

• objc runtime的加載入口是一個叫_objc_init的方法判族，在library加載前由libSystem dyld調(diào)用躺盛，進行初始化操作
• 調(diào)用map_images方法將文件中的image map到內(nèi)存
• 調(diào)用_read_images方法初始化map后的image，這里面干了很多的事情五嫂，像load所有的類、協(xié)議和category，著名的+ load方法就是這一步調(diào)用的
  -仔細看category的初始化沃缘，循環(huán)調(diào)用了_getObjc2CategoryList方法躯枢，這個方法拿出來看看：
• .…

這一切的過程發(fā)生在_objc_init函數(shù)中，函數(shù)實現(xiàn)如下

• @dynamic實際上是將屬性的加載推遲到類加載完成后

另外锄蹂，前面也說過在缺少ivar的情況下無法自動合成setter/getter，除了category本身是不被添加到類結(jié)構(gòu)中的水慨，所以無法使用類結(jié)構(gòu)的ivar合成屬性外得糜，還有分類自身結(jié)構(gòu)的問題

struct category_t {
    const char *name;    ///  類名
    classref_t cls;  ///  類指針
    struct method_list_t *instanceMethods;  ///  實例方法
    struct method_list_t *classMethods;  ///  類方法
    struct protocol_list_t *protocols;  ///  擴展的協(xié)議
    struct property_list_t *instanceProperties;  ///  擴展屬性

    method_list_t *methodsForMeta(bool isMeta) { ... }
    property_list_t *propertiesForMeta(bool isMeta) { ... }
};

可以看到分類結(jié)構(gòu)本身是不存在ivar的容器的，因此缺少了自動合成屬性的條件晰洒。最后還有一個問題朝抖，我們在使用objc_associate系列函數(shù)綁定屬性的時候這些變量存儲在了哪里？

總結(jié)

首先谍珊，iOS的分類在runtime實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)體中并不存在Ivar類型的容器治宣，缺少了自動合成setter以及getter的必要條件，因此在分類中聲明的屬性默認為@dynamic修飾砌滞。

其次侮邀，OC本身是一門原型語言，對象和類原型很像贝润。類對象執(zhí)行alloc方法就像是原型模式中的copy操作一樣绊茧，類保存了copy所需的實例信息，這些信息內(nèi)存信息在runtime加載時就被固定了打掘，沒有擴充Ivar的條件华畏。(感謝大表哥的科普)

最后，在runtime中存在一個類型為AssociationHashMap的哈希映射表保存著對象動態(tài)添加的屬性胧卤，每個對象以自身地址為key維護著一個綁定屬性表唯绍，我們動態(tài)添加的屬性就都存儲在這個表里，這也是動態(tài)添加property能成功的基礎(chǔ)枝誊。

上一篇：閑聊內(nèi)存管理

轉(zhuǎn)載請注明原文地址及作者