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笔者从来没有去思考过这个问题

日期:2020-03-31编辑作者:韦德国际bv1946计算机

前几天有人问我一个问题:为什么分类不能自动创建get set方法。老实说,笔者从来没有去思考过这个问题。于是这次通过代码实践跟runtime源码来探究这个问题。

为了能减少输出类数据的代码工作,笔者基于NSObject的分类封装了一套代码

图片 1其中输出类实例变量的具体代码:- logIvarsWithExpReg: (NSString *)expReg customed: customed {[NSObject kRecordOBJ];unsigned int ivarCount;Ivar * ivars = class_copyIvarList([self class], &ivarCount);for (int idx = 0; idx < ivarCount; idx ) {Ivar ivar = ivars[idx];NSString * ivarName = [NSString stringWithUTF8String: ivar_getName];if (customed && [kOBJIvarNames containsObject: ivarName]) {continue;}if (expReg && !kValidExpReg(ivarName, expReg)) {continue;}printf("ivar: %s --- %sn", NSStringFromClass([self class]).UTF8String, ivarName.UTF8String);}free;} kRecordOBJ采用dispatch_once的方式将NSObject存在的数据存储到三个数组中,用来排除父类的数据输出

  • 正常创建类@interface Person: NSObject {int _pId;}

    @property (nonatomic, copy) NSString * name;@property (nonatomic, assign) NSUInteger age;@endint 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])); }}
    

运行结果:属性nameage生成了对应的_propertyName的实例变量以及settergetter

图片 2

  • 动态生成属性age@implementation Person@dynamic age;

    @end
    

运行结果:缺少了_age变量以及对应的setAge:age方法

图片 3

  • 手动实现setter/getter@implemetation Person@dynamic age;

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

输出结果:未生成_age实例变量

图片 4

  • 手动实现_pIdsetter/getter@implemetation Person@dynamic age;

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

运行结果:KVC的访问会触发setter方法,_pId除了无法通过点语法访问外,其他表现与@property无异

图片 5

通过上面的几段试验,可以得出@property的公式:

图片 6

  • 分类中添加weighheight属性@interface Person

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

运行结果:weighheight未生成实例变量以及对应的setter/getter,与@dynamic修饰的age表现一致

图片 7

  • 使用@synthesize自动合成setter/getter方法时编译报错

    图片 8

  • 手动实现setter/getter@implemetation Person

    - setWeigh: weigh {}- weigh { return 150; }@end
    

运行结果:与@dynamic age后重写其setter/getter表现一致

  • 动态绑定属性来实现setter/gettervoid * kHeightKey = &kHeightKey;@implemetation Person

    - setWeigh: weigh {}- weigh { return 150; }- setHeight: height { objc_setAssociatedObject(self, kHeightKey, @, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);}- 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];
    

运行结果:动态绑定前后ivar没有发生任何变化

图片 9

通过代码实验,可以得出下面两个结论:

  • 分类属性相当于@dynamic property
  • 缺少ivar的情况下无法使用@synthesize自动合成属性

以及一个猜想:

  • 在类完成加载后无法继续添加ivar

通过runtime动态创建类验证猜想:

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];}

运行结果:在调用class_registerClassPair后,添加ivar失败

图片 10

objc_class的结构体定义如下:

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: 在新版本中结构体内部已经发生了大改,但是内部的属性大致上仍是这些

这里面有个重要的属性ivar_layout,顾名思义存放的是变量的位置属性,与之对应的还有一个weakIvarLayout变量,不过在默认结构中没有出现。这两个属性用来记录ivar哪些是strong或者weak,而这个记录操作在runtime阶段已经被确定好。正由于如此,这极有可能是ivar无法在类被加载后继续添加的原因之一。ivar_layout的更多了解可以参照Objective-C Class Ivar layout一文

import操作帮助编译检查和链接过程,但是在category的加载过程中,不会将扩展的内容添加到原始的类结构中。runtime对于category的加载过程可以简单的分成下面几步(摘自objc category的密码):

  • objc runtime的加载入口是一个叫_objc_init的方法,在library加载前由libSystem dyld调用,进行初始化操作
  • 调用map_images方法将文件中的image map到内存
  • 调用_read_images方法初始化map后的image,这里面干了很多的事情,像load所有的类、协议和category,著名的 load方法就是这一步调用的-仔细看category的初始化,循环调用了_getObjc2CategoryList方法,这个方法拿出来看看:
  • .…

这一切的过程发生在_objc_init函数中,函数实现如下

图片 11简单来说在load_images函数中最终会走到下面的代码调用来加载所有的类以及类的分类图片 12根据上面的代码加上runtime的加载顺序,可以继续推出:

  • @dynamic实际上是将属性的加载推迟到类加载完成后

另外,前面也说过在缺少ivar的情况下无法自动合成setter/getter,除了category本身是不被添加到类结构中的,所以无法使用类结构的ivar合成属性外,还有分类自身结构的问题

struct category_t { const char *name; /// 类名 classref_t cls; /// 类指针 struct method_list_t *instanceMethods; /// 实例方法 struct method_list_t *classMethods; /// 类方法 struct protocol_list_t *protocols; /// 扩展的协议 struct property_list_t *instanceProperties; /// 扩展属性 method_list_t *methodsForMeta(bool isMeta) { ... } property_list_t *propertiesForMeta(bool isMeta) { ... }};

可以看到分类结构本身是不存在ivar的容器的,因此缺少了自动合成属性的条件。最后还有一个问题,我们在使用objc_associate系列函数绑定属性的时候这些变量存储在了哪里?

图片 13

首先,iOS的分类在runtime实现的结构体中并不存在Ivar类型的容器,缺少了自动合成setter以及getter的必要条件,因此在分类中声明的属性默认为@dynamic修饰。

其次,OC本身是一门原型语言,对象和类原型很像。类对象执行alloc方法就像是原型模式中的copy操作一样,类保存了copy所需的实例信息,这些信息内存信息在runtime加载时就被固定了,没有扩充Ivar的条件。

最后,在runtime中存在一个类型为AssociationHashMap的哈希映射表保存着对象动态添加的属性,每个对象以自身地址为key维护着一个绑定属性表,我们动态添加的属性就都存储在这个表里,这也是动态添加property能成功的基础。

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关键词: runtime setter getter