Objective-C語言是一門動(dòng)態(tài)語言锯蛀，它將很多靜態(tài)語言在編譯和鏈接時(shí)期做的事放到了運(yùn)行時(shí)來處理扭仁。這種動(dòng)態(tài)語言的優(yōu)勢在于：我們寫代碼時(shí)更具靈活性致稀，如我們可以把消息轉(zhuǎn)發(fā)給我們想要的對象，或者隨意交換一個(gè)方法的實(shí)現(xiàn)等钻弄。
這種特性意味著Objective-C不僅需要一個(gè)編譯器，還需要一個(gè)運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)來執(zhí)行編譯的代碼者吁。對于Objective-C來說窘俺，這個(gè)運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)就像一個(gè)操作系統(tǒng)一樣：它讓所有的工作可以正常的運(yùn)行。這個(gè)運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)即Objc Runtime复凳。Objc Runtime其實(shí)是一個(gè)Runtime庫瘤泪，它基本上是用C和匯編寫的，這個(gè)庫使得C語言有了面向?qū)ο蟮哪芰Α?/p>
Runtime庫主要做下面幾件事：
封裝：在這個(gè)庫中育八，對象可以用C語言中的結(jié)構(gòu)體表示对途，而方法可以用C函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，另外再加上了一些額外的特性髓棋。這些結(jié)構(gòu)體和函數(shù)被runtime函數(shù)封裝后实檀，我們就可以在程序運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建，檢查按声，修改類膳犹、對象和它們的方法了。
找出方法的最終執(zhí)行代碼：當(dāng)程序執(zhí)行[object doSomething]時(shí)签则，會(huì)向消息接收者(object)發(fā)送一條消息(doSomething)须床，runtime會(huì)根據(jù)消息接收者是否能響應(yīng)該消息而做出不同的反應(yīng)。這將在后面詳細(xì)介紹渐裂。
Objective-C runtime目前有兩個(gè)版本：Modern runtime和Legacy runtime豺旬。Modern Runtime覆蓋了64位的Mac OS X Apps，還有iOS Apps柒凉，Legacy Runtime是早期用來給32位?Mac OS X Apps?用的族阅，也就是可以不用管就是了。
在這一系列文章中扛拨，我們將介紹runtime的基本工作原理耘分，以及如何利用它讓我們的程序變得更加靈活。在本文中绑警，我們先來介紹一下類與對象求泰，這是面向?qū)ο蟮幕A(chǔ)，我們看看在Runtime中计盒，類是如何實(shí)現(xiàn)的渴频。
類與對象基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
Objective-C類是由Class類型來表示的，它實(shí)際上是一個(gè)指向objc_class結(jié)構(gòu)體的指針北启。它的定義如下：
1typedefstructobjc_class *Class;
查看objc/runtime.h中objc_class結(jié)構(gòu)體的定義如下：
structobjc_class {
? ? Class isa? OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !__OBJC2__
Class super_class? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;// 父類
constchar*name? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;// 類名
longversion? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;// 類的版本信息卜朗，默認(rèn)為0
longinfo? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;// 類信息拔第，供運(yùn)行期使用的一些位標(biāo)識(shí)
longinstance_size? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;// 該類的實(shí)例變量大小
structobjc_ivar_list *ivars? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;// 該類的成員變量鏈表
structobjc_method_list **methodLists OBJC2_UNAVAILABLE;// 方法定義的鏈表
structobjc_cache *cache? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;// 方法緩存
structobjc_protocol_list *protocols OBJC2_UNAVAILABLE;// 協(xié)議鏈表
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
在這個(gè)定義中，下面幾個(gè)字段是我們感興趣的
isa：需要注意的是在Objective-C中场钉，所有的類自身也是一個(gè)對象蚊俺，這個(gè)對象的Class里面也有一個(gè)isa指針，它指向metaClass(元類)逛万，我們會(huì)在后面介紹它泳猬。
super_class：指向該類的父類，如果該類已經(jīng)是最頂層的根類(如NSObject或NSProxy)宇植，則super_class為NULL得封。
cache：用于緩存最近使用的方法。一個(gè)接收者對象接收到一個(gè)消息時(shí)指郁，它會(huì)根據(jù)isa指針去查找能夠響應(yīng)這個(gè)消息的對象忙上。在實(shí)際使用中，這個(gè)對象只有一部分方法是常用的闲坎，很多方法其實(shí)很少用或者根本用不上疫粥。這種情況下，如果每次消息來時(shí)箫柳，我們都是methodLists中遍歷一遍手形，性能勢必很差。這時(shí)悯恍，cache就派上用場了库糠。在我們每次調(diào)用過一個(gè)方法后，這個(gè)方法就會(huì)被緩存到cache列表中涮毫，下次調(diào)用的時(shí)候runtime就會(huì)優(yōu)先去cache中查找瞬欧，如果cache沒有，才去methodLists中查找方法罢防。這樣艘虎，對于那些經(jīng)常用到的方法的調(diào)用，但提高了調(diào)用的效率咒吐。
version：我們可以使用這個(gè)字段來提供類的版本信息野建。這對于對象的序列化非常有用，它可是讓我們識(shí)別出不同類定義版本中實(shí)例變量布局的改變恬叹。
針對cache候生，我們用下面例子來說明其執(zhí)行過程：
NSArray*array = [[NSArrayalloc] init];
```
其流程是：
1.`[NSArrayalloc]`先被執(zhí)行。因?yàn)镹SArray沒有`+alloc`方法绽昼，于是去父類NSObject去查找唯鸭。
2.檢測NSObject是否響應(yīng)`+alloc`方法，發(fā)現(xiàn)響應(yīng)硅确，于是檢測NSArray類目溉，并根據(jù)其所需的內(nèi)存空間大小開始分配內(nèi)存空間明肮，然后把`isa`指針指向NSArray類。同時(shí)缭付，`+alloc`也被加進(jìn)cache列表里面柿估。
3.接著，執(zhí)行`-init`方法蛉腌，如果NSArray響應(yīng)該方法官份，則直接將其加入`cache`；如果不響應(yīng)烙丛，則去父類查找。
4.在后期的操作中羔味，如果再以`[[NSArrayalloc] init]`這種方式來創(chuàng)建數(shù)組河咽，則會(huì)直接從cache中取出相應(yīng)的方法，直接調(diào)用赋元。
### objc_object與id
`objc_object`是表示一個(gè)類的實(shí)例的結(jié)構(gòu)體忘蟹，它的定義如下(`objc/objc.h`)：
```objc
structobjc_object {
? ? Class isa? OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};
typedefstructobjc_object *id;
可以看到，這個(gè)結(jié)構(gòu)體只有一個(gè)字體搁凸，即指向其類的isa指針媚值。這樣，當(dāng)我們向一個(gè)Objective-C對象發(fā)送消息時(shí)护糖，運(yùn)行時(shí)庫會(huì)根據(jù)實(shí)例對象的isa指針找到這個(gè)實(shí)例對象所屬的類褥芒。Runtime庫會(huì)在類的方法列表及父類的方法列表中去尋找與消息對應(yīng)的selector指向的方法。找到后即運(yùn)行這個(gè)方法嫡良。
當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)特定類的實(shí)例對象時(shí)锰扶，分配的內(nèi)存包含一個(gè)objc_object數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然后是類的實(shí)例變量的數(shù)據(jù)寝受。NSObject類的alloc和allocWithZone:方法使用函數(shù)class_createInstance來創(chuàng)建objc_object數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)坷牛。
另外還有我們常見的id，它是一個(gè)objc_object結(jié)構(gòu)類型的指針很澄。它的存在可以讓我們實(shí)現(xiàn)類似于C++中泛型的一些操作京闰。該類型的對象可以轉(zhuǎn)換為任何一種對象，有點(diǎn)類似于C語言中void *指針類型的作用甩苛。
上面提到了objc_class結(jié)構(gòu)體中的cache字段蹂楣，它用于緩存調(diào)用過的方法。這個(gè)字段是一個(gè)指向objc_cache結(jié)構(gòu)體的指針浪藻，其定義如下：
structobjc_cache {
unsignedintmask/* total = mask + 1 */OBJC2_UNAVAILABLE;
unsignedintoccupied? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;
Method buckets[1]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;
};
該結(jié)構(gòu)體的字段描述如下：
mask：一個(gè)整數(shù)捐迫，指定分配的緩存bucket的總數(shù)。在方法查找過程中爱葵，Objective-C runtime使用這個(gè)字段來確定開始線性查找數(shù)組的索引位置施戴。指向方法selector的指針與該字段做一個(gè)AND位操作(index = (mask & selector))反浓。這可以作為一個(gè)簡單的hash散列算法。
occupied：一個(gè)整數(shù)赞哗，指定實(shí)際占用的緩存bucket的總數(shù)雷则。
buckets：指向Method數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)指針的數(shù)組。這個(gè)數(shù)組可能包含不超過mask+1個(gè)元素肪笋。需要注意的是月劈，指針可能是NULL，表示這個(gè)緩存bucket沒有被占用藤乙，另外被占用的bucket可能是不連續(xù)的猜揪。這個(gè)數(shù)組可能會(huì)隨著時(shí)間而增長。
在上面我們提到坛梁，所有的類自身也是一個(gè)對象而姐，我們可以向這個(gè)對象發(fā)送消息(即調(diào)用類方法)。如：
1NSArray*array = [NSArrayarray];
這個(gè)例子中划咐，+array消息發(fā)送給了NSArray類拴念，而這個(gè)NSArray也是一個(gè)對象。既然是對象褐缠，那么它也是一個(gè)objc_object指針政鼠，它包含一個(gè)指向其類的一個(gè)isa指針。那么這些就有一個(gè)問題了队魏，這個(gè)isa指針指向什么呢公般？為了調(diào)用+array方法，這個(gè)類的isa指針必須指向一個(gè)包含這些類方法的一個(gè)objc_class結(jié)構(gòu)體器躏。這就引出了meta-class的概念
meta-class是一個(gè)類對象的類俐载。
當(dāng)我們向一個(gè)對象發(fā)送消息時(shí)，runtime會(huì)在這個(gè)對象所屬的這個(gè)類的方法列表中查找方法登失；而向一個(gè)類發(fā)送消息時(shí)遏佣，會(huì)在這個(gè)類的meta-class的方法列表中查找。
meta-class之所以重要揽浙，是因?yàn)樗鎯?chǔ)著一個(gè)類的所有類方法状婶。每個(gè)類都會(huì)有一個(gè)單獨(dú)的meta-class，因?yàn)槊總€(gè)類的類方法基本不可能完全相同馅巷。
再深入一下膛虫，meta-class也是一個(gè)類，也可以向它發(fā)送一個(gè)消息钓猬，那么它的isa又是指向什么呢稍刀？為了不讓這種結(jié)構(gòu)無限延伸下去，Objective-C的設(shè)計(jì)者讓所有的meta-class的isa指向基類的meta-class，以此作為它們的所屬類账月。即综膀，任何NSObject繼承體系下的meta-class都使用NSObject的meta-class作為自己的所屬類，而基類的meta-class的isa指針是指向它自己局齿。這樣就形成了一個(gè)完美的閉環(huán)剧劝。
通過上面的描述，再加上對objc_class結(jié)構(gòu)體中super_class指針的分析抓歼，我們就可以描繪出類及相應(yīng)meta-class類的一個(gè)繼承體系了讥此，如下圖所示：
對于NSObject繼承體系來說，其實(shí)例方法對體系中的所有實(shí)例谣妻、類和meta-class都是有效的萄喳；而類方法對于體系內(nèi)的所有類和meta-class都是有效的。
講了這么多蹋半，我們還是來寫個(gè)例子吧：
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estMetaClass(idself, SEL _cmd) {
NSLog(@"This objcet is %p",self);
NSLog(@"Class is %@, super class is %@", [selfclass], [selfsuperclass]);
Class currentClass = [selfclass];
for(inti =0; i <4; i++) {
NSLog(@"Following the isa pointer %d times gives %p", i, currentClass);
currentClass = objc_getClass((__bridgevoid*)currentClass);
? ? }
NSLog(@"NSObject's class is %p", [NSObjectclass]);
NSLog(@"NSObject's meta class is %p", objc_getClass((__bridgevoid*)[NSObjectclass]));
}
#pragma mark -
@implementationTest
- (void)ex_registerClassPair {
Class newClass = objc_allocateClassPair([NSErrorclass],"TestClass",0);
class_addMethod(newClass,@selector(testMetaClass), (IMP)TestMetaClass,"v@:");
? ? objc_registerClassPair(newClass);
idinstance = [[newClass alloc] initWithDomain:@"some domain"code:0userInfo:nil];
[instance performSelector:@selector(testMetaClass)];
}
@end
這個(gè)例子是在運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建了一個(gè)NSError的子類TestClass取胎，然后為這個(gè)子類添加一個(gè)方法testMetaClass，這個(gè)方法的實(shí)現(xiàn)是TestMetaClass函數(shù)湃窍。
運(yùn)行后，打印結(jié)果是
2014-10-20 22:57:07.352 mountain[1303:41490] This objcet is 0x7a6e22b0
2014-10-20 22:57:07.353 mountain[1303:41490] Class is TestStringClass, super class is NSError
2014-10-20 22:57:07.353 mountain[1303:41490] Following the isa pointer 0 times gives 0x7a6e21b0
2014-10-20 22:57:07.353 mountain[1303:41490] Following the isa pointer 1 times gives 0x0
2014-10-20 22:57:07.353 mountain[1303:41490] Following the isa pointer 2 times gives 0x0
2014-10-20 22:57:07.353 mountain[1303:41490] Following the isa pointer 3 times gives 0x0
2014-10-20 22:57:07.353 mountain[1303:41490] NSObject's class is 0xe10000
2014-10-20 22:57:07.354 mountain[1303:41490] NSObject's meta class is 0x0
我們在for循環(huán)中匪傍，我們通過objc_getClass來獲取對象的isa您市，并將其打印出來，依此一直回溯到NSObject的meta-class役衡。分析打印結(jié)果茵休，可以看到最后指針指向的地址是0x0，即NSObject的meta-class的類地址手蝎。
這里需要注意的是：我們在一個(gè)類對象調(diào)用class方法是無法獲取meta-class榕莺，它只是返回類而已。
runtime提供了大量的函數(shù)來操作類與對象棵介。類的操作方法大部分是以class_為前綴的钉鸯，而對象的操作方法大部分是以objc_或object_為前綴。下面我們將根據(jù)這些方法的用途來分類討論這些方法的使用邮辽。
我們可以回過頭去看看objc_class的定義唠雕，runtime提供的操作類的方法主要就是針對這個(gè)結(jié)構(gòu)體中的各個(gè)字段的。下面我們分別介紹這一些的函數(shù)吨述。并在最后以實(shí)例來演示這些函數(shù)的具體用法岩睁。
類名操作的函數(shù)主要有：
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// 獲取類的類名
constchar* class_getName ( Class cls );
對于class_getName函數(shù)，如果傳入的cls為Nil揣云，則返回一個(gè)字字符串捕儒。
父類(super_class)和元類(meta-class)
父類和元類操作的函數(shù)主要有：
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// 獲取類的父類
Class class_getSuperclass ( Class cls );
// 判斷給定的Class是否是一個(gè)元類
BOOLclass_isMetaClass ( Class cls );
class_getSuperclass函數(shù)，當(dāng)cls為Nil或者cls為根類時(shí)邓夕，返回Nil刘莹。不過通常我們可以使用NSObject類的superclass方法來達(dá)到同樣的目的阎毅。
class_isMetaClass函數(shù)喘落，如果是cls是元類奋献，則返回YES烤低；如果否或者傳入的cls為Nil蒋畜，則返回NO悦荒。
實(shí)例變量大小操作的函數(shù)有：
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// 獲取實(shí)例大小
size_t class_getInstanceSize ( Class cls );
在objc_class中驰徊，所有的成員變量垛贤、屬性的信息是放在鏈表ivars中的真朗。ivars是一個(gè)數(shù)組雌团，數(shù)組中每個(gè)元素是指向Ivar(變量信息)的指針燃领。runtime提供了豐富的函數(shù)來操作這一字段。大體上可以分為以下幾類：
1.成員變量操作函數(shù)锦援，主要包含以下函數(shù)：
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// 獲取類中指定名稱實(shí)例成員變量的信息
Ivar class_getInstanceVariable ( Class cls,constchar*name );
// 獲取類成員變量的信息
Ivar class_getClassVariable ( Class cls,constchar*name );
// 添加成員變量
BOOLclass_addIvar ( Class cls,constchar*name, size_t size, uint8_t alignment,constchar*types );
// 獲取整個(gè)成員變量列表
Ivar * class_copyIvarList ( Class cls,unsignedint*outCount );
class_getInstanceVariable函數(shù)猛蔽，它返回一個(gè)指向包含name指定的成員變量信息的objc_ivar結(jié)構(gòu)體的指針(Ivar)。
class_getClassVariable函數(shù)灵寺，目前沒有找到關(guān)于Objective-C中類變量的信息曼库，一般認(rèn)為Objective-C不支持類變量。注意略板，返回的列表不包含父類的成員變量和屬性毁枯。
Objective-C不支持往已存在的類中添加實(shí)例變量，因此不管是系統(tǒng)庫提供的提供的類叮称，還是我們自定義的類种玛，都無法動(dòng)態(tài)添加成員變量。但如果我們通過運(yùn)行時(shí)來創(chuàng)建一個(gè)類的話瓤檐，又應(yīng)該如何給它添加成員變量呢赂韵？這時(shí)我們就可以使用class_addIvar函數(shù)了。不過需要注意的是挠蛉，這個(gè)方法只能在objc_allocateClassPair函數(shù)與objc_registerClassPair之間調(diào)用祭示。另外，這個(gè)類也不能是元類碌秸。成員變量的按字節(jié)最小對齊量是1<<alignment绍移。這取決于ivar的類型和機(jī)器的架構(gòu)。如果變量的類型是指針類型讥电，則傳遞log2(sizeof(pointer_type))蹂窖。
class_copyIvarList函數(shù)，它返回一個(gè)指向成員變量信息的數(shù)組恩敌，數(shù)組中每個(gè)元素是指向該成員變量信息的objc_ivar結(jié)構(gòu)體的指針瞬测。這個(gè)數(shù)組不包含在父類中聲明的變量。outCount指針返回?cái)?shù)組的大小。需要注意的是月趟，我們必須使用free()來釋放這個(gè)數(shù)組灯蝴。
2.屬性操作函數(shù)，主要包含以下函數(shù)：
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// 獲取指定的屬性
objc_property_t class_getProperty ( Class cls,constchar*name );
// 獲取屬性列表
objc_property_t * class_copyPropertyList ( Class cls,unsignedint*outCount );
// 為類添加屬性
BOOLclass_addProperty ( Class cls,constchar*name,constobjc_property_attribute_t *attributes,unsignedintattributeCount );
// 替換類的屬性
voidclass_replaceProperty ( Class cls,constchar*name,constobjc_property_attribute_t *attributes,unsignedintattributeCount );
這一種方法也是針對ivars來操作孝宗，不過只操作那些是屬性的值穷躁。我們在后面介紹屬性時(shí)會(huì)再遇到這些函數(shù)。
3.在MAC OS X系統(tǒng)中因妇，我們可以使用垃圾回收器问潭。runtime提供了幾個(gè)函數(shù)來確定一個(gè)對象的內(nèi)存區(qū)域是否可以被垃圾回收器掃描，以處理strong/weak引用婚被。這幾個(gè)函數(shù)定義如下：
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constuint8_t * class_getIvarLayout ( Class cls );
voidclass_setIvarLayout ( Class cls,constuint8_t *layout );
constuint8_t * class_getWeakIvarLayout ( Class cls );
voidclass_setWeakIvarLayout ( Class cls,constuint8_t *layout );
但通常情況下狡忙，我們不需要去主動(dòng)調(diào)用這些方法；在調(diào)用objc_registerClassPair時(shí)址芯，會(huì)生成合理的布局灾茁。在此不詳細(xì)介紹這些函數(shù)。
方法操作主要有以下函數(shù)：
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// 添加方法
BOOLclass_addMethod ( Class cls, SEL name, IMP imp,constchar*types );
// 獲取實(shí)例方法
Method class_getInstanceMethod ( Class cls, SEL name );
// 獲取類方法
Method class_getClassMethod ( Class cls, SEL name );
// 獲取所有方法的數(shù)組
Method * class_copyMethodList ( Class cls,unsignedint*outCount );
// 替代方法的實(shí)現(xiàn)
IMP class_replaceMethod ( Class cls, SEL name, IMP imp,constchar*types );
// 返回方法的具體實(shí)現(xiàn)
IMP class_getMethodImplementation ( Class cls, SEL name );
IMP class_getMethodImplementation_stret ( Class cls, SEL name );
// 類實(shí)例是否響應(yīng)指定的selector
BOOLclass_respondsToSelector ( Class cls, SEL sel );
class_addMethod的實(shí)現(xiàn)會(huì)覆蓋父類的方法實(shí)現(xiàn)谷炸，但不會(huì)取代本類中已存在的實(shí)現(xiàn)北专，如果本類中包含一個(gè)同名的實(shí)現(xiàn)，則函數(shù)會(huì)返回NO旬陡。如果要修改已存在實(shí)現(xiàn)逗余，可以使用method_setImplementation。一個(gè)Objective-C方法是一個(gè)簡單的C函數(shù)季惩，它至少包含兩個(gè)參數(shù)–self和_cmd。所以腻格，我們的實(shí)現(xiàn)函數(shù)(IMP參數(shù)指向的函數(shù))至少需要兩個(gè)參數(shù)画拾，如下所示：
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voidmyMethodIMP(idself, SEL _cmd)
{
// implementation ....
}
與成員變量不同的是，我們可以為類動(dòng)態(tài)添加方法菜职，不管這個(gè)類是否已存在青抛。
另外，參數(shù)types是一個(gè)描述傳遞給方法的參數(shù)類型的字符數(shù)組酬核，這就涉及到類型編碼蜜另，我們將在后面介紹。
class_getInstanceMethod嫡意、class_getClassMethod函數(shù)举瑰，與class_copyMethodList不同的是，這兩個(gè)函數(shù)都會(huì)去搜索父類的實(shí)現(xiàn)蔬螟。
class_copyMethodList函數(shù)此迅，返回包含所有實(shí)例方法的數(shù)組，如果需要獲取類方法，則可以使用class_copyMethodList(object_getClass(cls), &count)(一個(gè)類的實(shí)例方法是定義在元類里面)耸序。該列表不包含父類實(shí)現(xiàn)的方法忍些。outCount參數(shù)返回方法的個(gè)數(shù)。在獲取到列表后坎怪，我們需要使用free()方法來釋放它罢坝。
class_replaceMethod函數(shù)，該函數(shù)的行為可以分為兩種：如果類中不存在name指定的方法搅窿，則類似于class_addMethod函數(shù)一樣會(huì)添加方法嘁酿；如果類中已存在name指定的方法，則類似于method_setImplementation一樣替代原方法的實(shí)現(xiàn)戈钢。
class_getMethodImplementation函數(shù)痹仙，該函數(shù)在向類實(shí)例發(fā)送消息時(shí)會(huì)被調(diào)用，并返回一個(gè)指向方法實(shí)現(xiàn)函數(shù)的指針殉了。這個(gè)函數(shù)會(huì)比method_getImplementation(class_getInstanceMethod(cls, name))更快开仰。返回的函數(shù)指針可能是一個(gè)指向runtime內(nèi)部的函數(shù)，而不一定是方法的實(shí)際實(shí)現(xiàn)薪铜。例如众弓，如果類實(shí)例無法響應(yīng)selector，則返回的函數(shù)指針將是運(yùn)行時(shí)消息轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的一部分隔箍。
class_respondsToSelector函數(shù)谓娃，我們通常使用NSObject類的respondsToSelector:或instancesRespondToSelector:方法來達(dá)到相同目的。
協(xié)議相關(guān)的操作包含以下函數(shù)：
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// 添加協(xié)議
BOOLclass_addProtocol ( Class cls, Protocol *protocol );
// 返回類是否實(shí)現(xiàn)指定的協(xié)議
BOOLclass_conformsToProtocol ( Class cls, Protocol *protocol );
// 返回類實(shí)現(xiàn)的協(xié)議列表
Protocol * class_copyProtocolList ( Class cls,unsignedint*outCount );
class_conformsToProtocol函數(shù)可以使用NSObject類的conformsToProtocol:方法來替代蜒滩。
class_copyProtocolList函數(shù)返回的是一個(gè)數(shù)組滨达，在使用后我們需要使用free()手動(dòng)釋放。
版本相關(guān)的操作包含以下函數(shù)：
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// 獲取版本號(hào)
intclass_getVersion ( Class cls );
// 設(shè)置版本號(hào)
voidclass_setVersion ( Class cls,intversion );
runtime還提供了兩個(gè)函數(shù)來供CoreFoundation的tool-free bridging使用俯艰，即：
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Class objc_getFutureClass (constchar*name );
voidobjc_setFutureClass ( Class cls,constchar*name );
通常我們不直接使用這兩個(gè)函數(shù)捡遍。
上面列舉了大量類操作的函數(shù)，下面我們寫個(gè)實(shí)例竹握，來看看這些函數(shù)的實(shí)例效果：
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//-----------------------------------------------------------
// MyClass.h
@interfaceMyClass:NSObject
@property(nonatomic,strong)NSArray*array;
@property(nonatomic,copy)NSString*string;
- (void)method1;
- (void)method2;
+ (void)classMethod1;
@end
//-----------------------------------------------------------
// MyClass.m
#import"MyClass.h"
@interfaceMyClass(){
NSInteger_instance1;
NSString*? _instance2;
}
@property(nonatomic,assign)NSUIntegerinteger;
- (void)method3WithArg1:(NSInteger)arg1 arg2:(NSString*)arg2;
@end
@implementationMyClass
+ (void)classMethod1 {
}
- (void)method1 {
NSLog(@"call method method1");
}
- (void)method2 {
}
- (void)method3WithArg1:(NSInteger)arg1 arg2:(NSString*)arg2 {
NSLog(@"arg1 : %ld, arg2 : %@", arg1, arg2);
}
@end
//-----------------------------------------------------------
// main.h
#import"MyClass.h"
#import"MySubClass.h"
#import<objc/runtime.h>
intmain(intargc,constchar* argv[]) {
@autoreleasepool{
? ? ? ? MyClass *myClass = [[MyClass alloc] init];
unsignedintoutCount =0;
? ? ? ? Class cls = myClass.class;
// 類名
NSLog(@"class name: %s", class_getName(cls));
NSLog(@"==========================================================");
// 父類
NSLog(@"super class name: %s", class_getName(class_getSuperclass(cls)));
NSLog(@"==========================================================");
// 是否是元類
NSLog(@"MyClass is %@ a meta-class", (class_isMetaClass(cls) ?@"":@"not"));
NSLog(@"==========================================================");
? ? ? ? Class meta_class = objc_getMetaClass(class_getName(cls));
NSLog(@"%s's meta-class is %s", class_getName(cls), class_getName(meta_class));
NSLog(@"==========================================================");
// 變量實(shí)例大小
NSLog(@"instance size: %zu", class_getInstanceSize(cls));
NSLog(@"==========================================================");
// 成員變量
? ? ? ? Ivar *ivars = class_copyIvarList(cls, &outCount);
for(inti =0; i < outCount; i++) {
? ? ? ? ? ? Ivar ivar = ivars[i];
NSLog(@"instance variable's name: %s at index: %d", ivar_getName(ivar), i);
? ? ? ? }
? ? ? ? free(ivars);
Ivar string = class_getInstanceVariable(cls,"_string");
if(string !=NULL) {
NSLog(@"instace variable %s", ivar_getName(string));
? ? ? ? }
NSLog(@"==========================================================");
// 屬性操作
? ? ? ? objc_property_t * properties = class_copyPropertyList(cls, &outCount);
for(inti =0; i < outCount; i++) {
? ? ? ? ? ? objc_property_t property = properties[i];
NSLog(@"property's name: %s", property_getName(property));
? ? ? ? }
? ? ? ? free(properties);
objc_property_t array = class_getProperty(cls,"array");
if(array !=NULL) {
NSLog(@"property %s", property_getName(array));
? ? ? ? }
NSLog(@"==========================================================");
// 方法操作
? ? ? ? Method *methods = class_copyMethodList(cls, &outCount);
for(inti =0; i < outCount; i++) {
? ? ? ? ? ? Method method = methods[i];
NSLog(@"method's signature: %s", method_getName(method));
? ? ? ? }
? ? ? ? free(methods);
Method method1 = class_getInstanceMethod(cls,@selector(method1));
if(method1 !=NULL) {
NSLog(@"method %s", method_getName(method1));
? ? ? ? }
Method classMethod = class_getClassMethod(cls,@selector(classMethod1));
if(classMethod !=NULL) {
NSLog(@"class method : %s", method_getName(classMethod));
? ? ? ? }
NSLog(@"MyClass is%@ responsd to selector: method3WithArg1:arg2:", class_respondsToSelector(cls,@selector(method3WithArg1:arg2:)) ?@"":@" not");
IMP imp = class_getMethodImplementation(cls,@selector(method1));
? ? ? ? imp();
NSLog(@"==========================================================");
// 協(xié)議
Protocol * __unsafe_unretained* protocols = class_copyProtocolList(cls, &outCount);
? ? ? ? Protocol * protocol;
for(inti =0; i < outCount; i++) {
? ? ? ? ? ? protocol = protocols[i];
NSLog(@"protocol name: %s", protocol_getName(protocol));
? ? ? ? }
NSLog(@"MyClass is%@ responsed to protocol %s", class_conformsToProtocol(cls, protocol) ?@"":@" not", protocol_getName(protocol));
NSLog(@"==========================================================");
? ? }
return0;
}
這段程序的輸出如下：
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2014-10-22 19:41:37.452 RuntimeTest[3189:156810] class name: MyClass
2014-10-22 19:41:37.453 RuntimeTest[3189:156810] ==========================================================
2014-10-22 19:41:37.454 RuntimeTest[3189:156810] super class name: NSObject
2014-10-22 19:41:37.454 RuntimeTest[3189:156810] ==========================================================
2014-10-22 19:41:37.454 RuntimeTest[3189:156810] MyClass is not a meta-class
2014-10-22 19:41:37.454 RuntimeTest[3189:156810] ==========================================================
2014-10-22 19:41:37.454 RuntimeTest[3189:156810] MyClass's meta-class is MyClass
2014-10-22 19:41:37.455 RuntimeTest[3189:156810] ==========================================================
2014-10-22 19:41:37.455 RuntimeTest[3189:156810] instance size: 48
2014-10-22 19:41:37.455 RuntimeTest[3189:156810] ==========================================================
2014-10-22 19:41:37.455 RuntimeTest[3189:156810] instance variable's name: _instance1 at index: 0
2014-10-22 19:41:37.455 RuntimeTest[3189:156810] instance variable's name: _instance2 at index: 1
2014-10-22 19:41:37.455 RuntimeTest[3189:156810] instance variable's name: _array at index: 2
2014-10-22 19:41:37.455 RuntimeTest[3189:156810] instance variable's name: _string at index: 3
2014-10-22 19:41:37.463 RuntimeTest[3189:156810] instance variable's name: _integer at index: 4
2014-10-22 19:41:37.463 RuntimeTest[3189:156810] instace variable _string
2014-10-22 19:41:37.463 RuntimeTest[3189:156810] ==========================================================
2014-10-22 19:41:37.463 RuntimeTest[3189:156810] property's name: array
2014-10-22 19:41:37.463 RuntimeTest[3189:156810] property's name: string
2014-10-22 19:41:37.464 RuntimeTest[3189:156810] property's name: integer
2014-10-22 19:41:37.464 RuntimeTest[3189:156810] property array
2014-10-22 19:41:37.464 RuntimeTest[3189:156810] ==========================================================
2014-10-22 19:41:37.464 RuntimeTest[3189:156810] method's signature: method1
2014-10-22 19:41:37.464 RuntimeTest[3189:156810] method's signature: method2
2014-10-22 19:41:37.464 RuntimeTest[3189:156810] method's signature: method3WithArg1:arg2:
2014-10-22 19:41:37.465 RuntimeTest[3189:156810] method's signature: integer
2014-10-22 19:41:37.465 RuntimeTest[3189:156810] method's signature: setInteger:
2014-10-22 19:41:37.465 RuntimeTest[3189:156810] method's signature: array
2014-10-22 19:41:37.465 RuntimeTest[3189:156810] method's signature: string
2014-10-22 19:41:37.465 RuntimeTest[3189:156810] method's signature: setString:
2014-10-22 19:41:37.465 RuntimeTest[3189:156810] method's signature: setArray:
2014-10-22 19:41:37.466 RuntimeTest[3189:156810] method's signature: .cxx_destruct
2014-10-22 19:41:37.466 RuntimeTest[3189:156810] method method1
2014-10-22 19:41:37.466 RuntimeTest[3189:156810] class method : classMethod1
2014-10-22 19:41:37.466 RuntimeTest[3189:156810] MyClass is responsd to selector: method3WithArg1:arg2:
2014-10-22 19:41:37.467 RuntimeTest[3189:156810] call method method1
2014-10-22 19:41:37.467 RuntimeTest[3189:156810] ==========================================================
2014-10-22 19:41:37.467 RuntimeTest[3189:156810] protocol name: NSCopying
2014-10-22 19:41:37.467 RuntimeTest[3189:156810] protocol name: NSCoding
2014-10-22 19:41:37.467 RuntimeTest[3189:156810] MyClass is responsed to protocol NSCoding
2014-10-22 19:41:37.468 RuntimeTest[3189:156810] ==========================================================
runtime的強(qiáng)大之處在于它能在運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建類和對象画株。
動(dòng)態(tài)創(chuàng)建類涉及到以下幾個(gè)函數(shù)：
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// 創(chuàng)建一個(gè)新類和元類
Class objc_allocateClassPair ( Class superclass,constchar*name, size_t extraBytes );
// 銷毀一個(gè)類及其相關(guān)聯(lián)的類
voidobjc_disposeClassPair ( Class cls );
// 在應(yīng)用中注冊由objc_allocateClassPair創(chuàng)建的類
voidobjc_registerClassPair ( Class cls );
objc_allocateClassPair函數(shù)：如果我們要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)根類，則superclass指定為Nil啦辐。extraBytes通常指定為0谓传，該參數(shù)是分配給類和元類對象尾部的索引ivars的字節(jié)數(shù)。
為了創(chuàng)建一個(gè)新類芹关，我們需要調(diào)用objc_allocateClassPair续挟。然后使用諸如class_addMethod，class_addIvar等函數(shù)來為新創(chuàng)建的類添加方法侥衬、實(shí)例變量和屬性等庸推。完成這些后常侦，我們需要調(diào)用objc_registerClassPair函數(shù)來注冊類，之后這個(gè)新類就可以在程序中使用了贬媒。
實(shí)例方法和實(shí)例變量應(yīng)該添加到類自身上聋亡，而類方法應(yīng)該添加到類的元類上。
objc_disposeClassPair函數(shù)用于銷毀一個(gè)類际乘，不過需要注意的是坡倔，如果程序運(yùn)行中還存在類或其子類的實(shí)例，則不能調(diào)用針對類調(diào)用該方法脖含。
在前面介紹元類時(shí)罪塔，我們已經(jīng)有接觸到這幾個(gè)函數(shù)了，在此我們再舉個(gè)實(shí)例來看看這幾個(gè)函數(shù)的使用养葵。
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Class cls = objc_allocateClassPair(MyClass.class,"MySubClass",0);
class_addMethod(cls,@selector(submethod1), (IMP)imp_submethod1,"v@:");
class_replaceMethod(cls,@selector(method1), (IMP)imp_submethod1,"v@:");
class_addIvar(cls,"_ivar1",sizeof(NSString*), log(sizeof(NSString*)),"i");
objc_property_attribute_t type = {"T","@\"NSString\""};
objc_property_attribute_t ownership = {"C",""};
objc_property_attribute_t backingivar = {"V","_ivar1"};
objc_property_attribute_t attrs[] = {type, ownership, backingivar};
class_addProperty(cls,"property2", attrs,3);
objc_registerClassPair(cls);
idinstance = [[cls alloc] init];
[instance performSelector:@selector(submethod1)];
[instance performSelector:@selector(method1)];
程序的輸出如下：
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2014-10-2311:35:31.006RuntimeTest[3800:66152] run sub method1
2014-10-2311:35:31.006RuntimeTest[3800:66152] run sub method1
動(dòng)態(tài)創(chuàng)建對象的函數(shù)如下：
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// 創(chuàng)建類實(shí)例
idclass_createInstance ( Class cls, size_t extraBytes );
// 在指定位置創(chuàng)建類實(shí)例
idobjc_constructInstance ( Class cls,void*bytes );
// 銷毀類實(shí)例
void* objc_destructInstance (idobj );
class_createInstance函數(shù)：創(chuàng)建實(shí)例時(shí)征堪，會(huì)在默認(rèn)的內(nèi)存區(qū)域?yàn)轭惙峙鋬?nèi)存。extraBytes參數(shù)表示分配的額外字節(jié)數(shù)关拒。這些額外的字節(jié)可用于存儲(chǔ)在類定義中所定義的實(shí)例變量之外的實(shí)例變量佃蚜。該函數(shù)在ARC環(huán)境下無法使用。
調(diào)用class_createInstance的效果與+alloc方法類似着绊。不過在使用class_createInstance時(shí)谐算，我們需要確切的知道我們要用它來做什么。在下面的例子中归露，我們用NSString來測試一下該函數(shù)的實(shí)際效果：
