RunTime之类与对象

我们知道，Objective-C是一门动态语言，它将很多静态语言在编译时期做的事放到了运行时来处理。用C++编写的程序通过编译器直接把函数地址硬编码进入可执行文件；而Objective-C无法通过编译器直接把函数地址硬编码进入可执行文件，而是在程序运行的时候，利用Runtime根据条件判断作出决定，函数标识与函数执行的真正内容之间的关联可以动态修改。这样我们在写代码的时候，声明一个方法，但不对该方法做实现，静态语言在编译时就会报错，但OC中编译时不会报错。这种动态特性给我们带来的好处在于：我们写代码时更具有灵活性，例如我们可以把消息转发给想要的对象，或者交换一个方法的实现等等。

当然，这也意味着OC语言不仅需要一个编译器，还需要一个运行时系统来执行编译的代码。这个运行时系统就像一个操作系统一样，让它所有的工作可以正常运行。这就是我们本篇要聊的Runtime。

1.类(Class)

OC的类是由Class类型来表示的。这个Class类型是什么呢？

//objc.h文件
typedef struct objc_class *Class;

//runtime.h文件
struct objc_class {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;  //指向meta-class(元类)

#if !__OBJC2__
    Class super_class                                        OBJC2_UNAVAILABLE;  //父类,如果是根类,则为NULL
    const char *name                                         OBJC2_UNAVAILABLE;  //类名
    long version                                             OBJC2_UNAVAILABLE;  //类的版本信息，默认为0
    long info                                                OBJC2_UNAVAILABLE;  //类信息，供运行期使用的一些位标识
    long instance_size                                       OBJC2_UNAVAILABLE;  //该类的实例变量大小
    struct objc_ivar_list *ivars                             OBJC2_UNAVAILABLE;  //该类的成员变量链表
    struct objc_method_list **methodLists                    OBJC2_UNAVAILABLE;  //该类的方法链表
    //用于缓存最近使用的方法。一个接收者对象接收到一个消息时，它会根据isa指针去查找能够响应这个消息的对象。
　　 //在实际使用中，这个对象只有一部分方法是常用的，很多方法很少用或者根本用不上。这种情况下，如果每次消息来时都是methodLists中遍历一遍，性能势必很差。
　　 //这时，cache就派上用场了。在我们每次调用过一个方法后，这个方法就会被缓存到cache列表中，下次调用的时候runtime就会优先去cache中查找，如果cache没有，才到methodLists中查找方法。
　　 //这样，对于那些经常用到的方法的调用，提高了调用的效率。
    struct objc_cache *cache                                 OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_protocol_list *protocols                     OBJC2_UNAVAILABLE;  //协议链表
#endif

} OBJC2_UNAVAILABLE;

关于cache，这里用一个示例来解说：

//    第一步：执行[NSString alloc]。由于NSString没有+alloc方法，于是去父类NSObject去查找。
//    第二步：检测NSObject是否响应+alloc方法，发现响应，于是检测NSString类，并根据其所需的内存空间大小开始分配内存空间，然后把isa指针指向NSString类。同时，+alloc也被加进cache列表里面。
//    第三步：执行-init方法，如果NSString响应该方法，则直接将其加入cache；如果不响应，则去父类查找。
//    第四步：如果再以[[NSString alloc] init]这种方式来创建字符串，则会直接从cache中取出相应的方法，直接调用。
    NSString *str = [[NSString alloc] init];

cache是一个指向objc_cache结构体的指针，这个结构体的定义如下：

struct objc_cache {
    //指定分配的缓存bucket的总数
    unsigned int mask /* total = mask + 1 */                 OBJC2_UNAVAILABLE;
    //指定实际占用的缓存bucket的总数
    unsigned int occupied                                    OBJC2_UNAVAILABLE;
    //指向Method数据结构指针的数组
    Method buckets[1]                                        OBJC2_UNAVAILABLE;
};

2.对象

我们知道，OC中有一个id类型，该类型的对象可以转换为任何一种对象。

struct objc_object {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};

/// A pointer to an instance of a class.
typedef struct objc_object *id;

从定义可以看到，id类型是一个objc_object结构类型的指针。objc_object结构体也只是一个指向其类的isa指针。这样，当我们向一个Objective-C对象发送消息时，运行时库会根据实例对象的isa指针找到这个实例对象所属的类。runtime库会在类的方法列表及父类的方法列表中去寻找与消息对应的selector指向的方法，找到后运行这个方法。

当创建一个特定类的实例对象时，分配的内存包含一个objc_object数据结构，然后是类的实例变量的数据。NSObject类的alloc和allocWithZone:方法使用函数class_createInstance来创建objc_object数据结构。

3.meta-class(元类)

所有的类本身也是一个对象，我们可以向这个对象发送消息(即调用类方法)。如：

[NSString string];

从上面的代码可以看到，+string消息发送给了NSString类，而这个NSString也是一个对象。既然是对象，那么它也是一个objc_object指针，它包含一个指向其类的一个isa指针。那么这个isa指针指向哪里呢？为了调用+string方法，这个类的isa指针必须指向一个包含这些类方法的一个objc_class结构体。这就引出了meta-class的概念：meta-class是一个类对象的类。

• 当我们向一个对象发送消息时，runtime会在这个对象所属的这个类的方法列表中查找方法；
• 而向一个类发送消息时，会在这个类的meta-class的方法列表中查找。

meta-class之所以重要，是因为它存储着一个类的所有方法。每个类都会有一个单独的meta-class，因为每个类的类方法基本不可能完全相同。

再深入一下，meta-class也是一个类，也可以向它发送一个消息，那么它的isa又是指向什么呢？为了不让这种结构无限延伸下去，Objective-C的设计者让所有的meta-class的isa指向基类的meta-class，以此作为它们的所属类。即任何NSObject继承体系下的meta-class都使用NSObject的meta-class作为自己的所属类，而基类的meta-class的isa指针是指向它自己。

下图描述了类及相应meta-class类的继承关系：

【注意】：所有meta-class中isa指针都指向根meta-class。而根meta-class则指向自身。根meta-class是通过继承Root class产生的。与Root class结构体成员一致，不同的是根meta-class的isa指针指向自身。

对于NSObject继承体系来说，其实例方法对体系中的所有实例、类和meta-class都是有效的；而类方法对于体系内的所有类和meta-class都是有效的。

下面来看一个示例：

- (void)ex_registerClassPair {
    //创建存储空间
    Class newClass = objc_allocateClassPair([NSObject class], "GofClass", 0);
    
    /**
     动态添加方法

     @param cls 类类型
     @param name 选择器(SEL)
     @param imp 函数指针
     @param type 方法类型
     */
    SuppressUndeclaredSelectorWarning(class_addMethod(newClass, @selector(testMetaClass), (IMP)TestMetaClass, "v@:"));
    
    //注册这个类
    objc_registerClassPair(newClass);
    id instance = [[newClass alloc] init];
    SuppressUndeclaredSelectorWarning([instance performSelector:@selector(testMetaClass)]);
}

//隐式参数
void TestMetaClass(id self, SEL _cmd) {
    NSLog(@"This object is %p", self);
    NSLog(@"Class is %@, super class is %@", [self class], [self superclass]);
    Class currentClass = [self class];
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        NSLog(@"Following the isa pointer %d times gives %p", i, currentClass);
        currentClass = objc_getClass((__bridge void *)currentClass);
    }
    NSLog(@"NSObject's class is %p", [NSObject class]);
    NSLog(@"NSObject's meta class is %p", objc_getClass((__bridge void *)[NSObject class]));
}

运行之后，打印结果如下：

在for循环中，通过objc_getClass来获取对象的isa,并将其打印出来，依此一直回溯到NSObject的meta-class。分析打印结果，可以看到最后指针指向的地址是0x0，即NSObject的meta-class的类地址。

4.类相关函数 

runtime提供了大量的函数来操作类和对象。类的操作方法大部分是以class_为前缀的，而对象的操作方法大部分是以objc_或object_为前缀。 

4.1获取类名

    //1.获取类名
    NSLog(@"获取类名：%s", class_getName([GofBaseViewController class]));

【注意】：如果传入的cls为Nil/NULL/nil，则返回nil。

4.2获取父类

    //2.获取父类
    NSLog(@"获取父类：%@", class_getSuperclass([GofBaseViewController class]));
    NSLog(@"获取父类2：%@", [GofBaseViewController superclass]);

【注意】：如果传入的cls为Nil/NULL/nil或者cls为根类时，则返回nil。

4.3是否meta-class

    //3.是否meta-class
    NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
    Class objectClsObj = object_getClass(obj);
    Class objectClsObj_isa = object_getClass(objectClsObj);
    NSLog(@"是否meta-class：%d", class_isMetaClass(objectClsObj));  //否
    NSLog(@"是否meta-class：%d", class_isMetaClass(objectClsObj_isa));  //是

【注意】：如果传入的cls为meta-class，则返回YES；否则返回NO;

4.4实例变量大小

    //4.获取实例变量大小
    NSLog(@"获取实例变量大小:%zu", class_getInstanceSize(objectClsObj));

4.5成员变量

 主要有以下相关函数：

//获取类中指定名称实例成员变量的信息
OBJC_EXPORT Ivar class_getInstanceVariable(Class cls, const char *name)
    OBJC_AVAILABLE(10.0, 2.0, 9.0, 1.0);
//获取类成员变量的信息
OBJC_EXPORT Ivar class_getClassVariable(Class cls, const char *name) 
    OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);
//添加成员变量
OBJC_EXPORT BOOL class_addIvar(Class cls, const char *name, size_t size, 
                               uint8_t alignment, const char *types) 
    OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);
//获取整个成员变量列表
OBJC_EXPORT Ivar *class_copyIvarList(Class cls, unsigned int *outCount) 
    OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);

下面通过一个示例细看一下：

GofPerson.h文件
@interface GofPerson : NSObject
{
    NSInteger       age;
}

@property (nonatomic, strong) NSString *name;  //!<姓名

@end

GofPerson.m文件
@interface GofPerson ()

@property (nonatomic, strong) NSString *phone;

@end

@implementation GofPerson

@end


    GofPerson *person = [[GofPerson alloc] init];
    Class objectClsObj = object_getClass(person);
    
    Ivar ivar0 = class_getInstanceVariable(objectClsObj, "age");
    const char *age = ivar_getName(ivar0);
    NSLog(@"成员变量：%s", age);
    
    Ivar ivar1 = class_getClassVariable([GofPerson class], "isa");
    const char *classVariable = ivar_getName(ivar1);
    NSLog(@"成员变量：%s", classVariable);
    
    //在这里添加无效
    class_addIvar(objectClsObj, "name1", sizeof(id), log2(sizeof(id)), "@");
    
    unsigned int count = 0;
    Ivar *ivars = class_copyIvarList([GofPerson class], &count);
    
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        Ivar ivar = ivars[i];
        const char *name = ivar_getName(ivar);
        
        NSLog(@"成员变量：%s", name);
    }

【说明】：class_addIvar方法只能在objc_allocateClassPair函数与objc_registerClassPair之间调用。

 打印结果如下：

4.6属性

和上一小节一样，我们先看看主要都有哪些函数？

//获取指定的属性
OBJC_EXPORT objc_property_t class_getProperty(Class cls, const char *name)
    OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);
//获取属性列表
OBJC_EXPORT objc_property_t *class_copyPropertyList(Class cls, unsigned int *outCount)
    OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);
//添加属性
OBJC_EXPORT BOOL class_addProperty(Class cls, const char *name, const objc_property_attribute_t *attributes, unsigned int attributeCount)
    OBJC_AVAILABLE(10.7, 4.3, 9.0, 1.0);
//替换类的属性
OBJC_EXPORT void class_replaceProperty(Class cls, const char *name, const objc_property_attribute_t *attributes, unsigned int attributeCount)
    OBJC_AVAILABLE(10.7, 4.3, 9.0, 1.0);

怎么使用呢？

    GofPerson *person = [[GofPerson alloc] init];
    Class objectClsObj = object_getClass(person);
    
    //获取指定的属性
    objc_property_t property0 = class_getProperty(objectClsObj, "phone");
    const char *phone = property_getName(property0);
    NSLog(@"成员属性：%s", phone);
    
    //添加属性
    objc_property_attribute_t attribute1 = {"T", "@"NSString""};  //type
    objc_property_attribute_t attribute2 = {"C", ""};  //copy
    objc_property_attribute_t attribute3 = {"N", ""};  //nonatomic
    objc_property_attribute_t attribute4 = {"V", "_email"};  //variable name
    objc_property_attribute_t attributesList[] = {attribute1, attribute2, attribute3, attribute4};
    if(class_addProperty([GofPerson class], "email", attributesList, 4)) {
        NSLog(@"add property success!");
    }
    else {
        NSLog(@"add property failure!");
    }
    
    //替换属性的信息(如果没有原属性会新建一个属性)
    objc_property_attribute_t attribute11 = {"T", "@"NSString""};  //type
    objc_property_attribute_t attribute22 = {"C", ""};  //copy
    objc_property_attribute_t attribute33 = {"N", ""};  //nonatomic
    objc_property_attribute_t attribute44 = {"V", "_mobile"};  //variable name
    objc_property_attribute_t attributesList1[] = {attribute11, attribute22, attribute33, attribute44};
    class_replaceProperty([GofPerson class], "mobile", attributesList1, 4);
    
    //获取属性列表(分类中的属性也会显示)
    unsigned int count = 0;
    objc_property_t *propertys = class_copyPropertyList([GofPerson class], &count);
    
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        objc_property_t property = propertys[i];
        const char *name = property_getName(property);
        const char *attribute = property_getAttributes(property);
        NSLog(@"propertyName: %s, attribute: %s", name, attribute);
        
        unsigned int attributeCount;
        objc_property_attribute_t *attributeList = property_copyAttributeList(property, &attributeCount);
        for (unsigned int j = 0; j < attributeCount; j++) {
            objc_property_attribute_t attribute = attributeList[j];
            const char *name = attribute.name;
            const char *value = attribute.value;
            NSLog(@"attribute name: %s, value: %s", name, value);
        }
    }
    free(propertys);

打印结果如下：

 4.7方法

主要有以下函数来做方法操作：

//添加方法
OBJC_EXPORT BOOL class_addMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, 
                                 const char *types) 
    OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);
//获取实例方法
OBJC_EXPORT Method class_getInstanceMethod(Class cls, SEL name)
    OBJC_AVAILABLE(10.0, 2.0, 9.0, 1.0);
//获取类方法
OBJC_EXPORT Method class_getClassMethod(Class cls, SEL name)
    OBJC_AVAILABLE(10.0, 2.0, 9.0, 1.0);
//获取所有方法的数组
OBJC_EXPORT Method *class_copyMethodList(Class cls, unsigned int *outCount) 
    OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);
//替代方法的实现
OBJC_EXPORT IMP class_replaceMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, 
                                    const char *types) 
    OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);
//返回方法的具体实现
OBJC_EXPORT IMP class_getMethodImplementation(Class cls, SEL name) 
    OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);
OBJC_EXPORT IMP class_getMethodImplementation_stret(Class cls, SEL name) 
    OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0)
    OBJC_ARM64_UNAVAILABLE;
//类实例是否响应指定的selector
OBJC_EXPORT BOOL class_respondsToSelector(Class cls, SEL sel) 
    OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);

我们先给上面定义的GofPerson类添加几个方法：

//GofPerson.h
@interface GofPerson : NSObject
{
    NSInteger       age;
}

@property (nonatomic, strong) NSString *name;  //!<姓名

+ (GofPerson *)createPersonWithName:(NSString *)nameString
                                age:(NSInteger)ageInt;

- (void)setName:(NSString *)nameString
            age:(NSInteger)ageInt;

@end

//GofPerson.m
@interface GofPerson ()

@property (nonatomic, strong) NSString *phone;

@end

@implementation GofPerson

+ (GofPerson *)createPersonWithName:(NSString *)nameString
                                age:(NSInteger)ageInt
{
    GofPerson *person = [[GofPerson alloc] init];
    [person setName:@"LeeGof" age:18 phone:@"13800138000"];
    return person;
}

- (void)setName:(NSString *)nameString
            age:(NSInteger)ageInt
{
    self.name = nameString;
    age = ageInt;
}

- (void)setName:(NSString *)nameString
            age:(NSInteger)ageInt
          phone:(NSString *)phoneString
{
    self.name = nameString;
    age = ageInt;
    self.phone = phoneString;
}

- (void)dealloc {
    NSLog(@"GofPerson dealloc");
}

@end

 然后我们来对上面的方法操作函数做一个简单的示例：

/**
 操作方法
 */
- (void)operateMethod
{
    GofPerson *person = [[GofPerson alloc] init];
    Class objectClsObj = object_getClass(person);
    Class objectClsObj_isa = object_getClass(objectClsObj);
    
    //添加方法
    SuppressUndeclaredSelectorWarning(class_addMethod(objectClsObj, @selector(newMethod), (IMP)testNewMethod, "v@:"));
    //调用新添加的方法
    SuppressUndeclaredSelectorWarning([person performSelector:@selector(newMethod)]);
    
    //获取实例方法，如果方法不存在，返回nil
    Method instanceMethod = class_getInstanceMethod(objectClsObj, @selector(setName:age:));
    NSLog(@"instanceMethod:%s", sel_getName(method_getName(instanceMethod)));
    
    //获取类方法
    Method classMethod = class_getClassMethod(objectClsObj, @selector(createPersonWithName:age:));
    NSLog(@"classMethod:%s", sel_getName(method_getName(classMethod)));
    
    //获取实例方法列表
    unsigned int count = 0;
    Method *methods = class_copyMethodList(objectClsObj, &count);
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        Method methodItem = methods[i];
        const char *methodType = method_getTypeEncoding(methodItem);// 获取方法参数类型和返回类型
        NSLog(@"instance method item%d:%s %s",i, sel_getName(method_getName(methodItem)), methodType);
    }
    free(methods);
    //获取类方法列表
    unsigned int countClass = 0;
    Method *classMethods = class_copyMethodList(objectClsObj_isa, &countClass);
    for (int i = 0; i < countClass; i++) {
        Method methodItem = classMethods[i];
        const char *methodType = method_getTypeEncoding(methodItem);// 获取方法参数类型和返回类型
        NSLog(@"class method item%d:%s %s",i, sel_getName(method_getName(methodItem)), methodType);
    }
    free(classMethods);
    //替换方法实现 如果类中不存在newMethod指定的方法，则会和class_addMethod函数一样添加方法
    SuppressUndeclaredSelectorWarning(class_replaceMethod(objectClsObj, @selector(newMethod), (IMP)replaceNewMethod, "v@:"));
    //调用替换的方法
    SuppressUndeclaredSelectorWarning([person performSelector:@selector(newMethod)]);
    
    //获取方法的具体实现. 该函数在向类实例发送消息时会被调用，并返回一个指向方法实现函数的指针。返回的函数指针可能是一个指向runtime内部的函数，而不一定是方法的实际实现。
    //例如，如果类实例无法响应selector，则返回的函数指针将是运行时消息转发机制的一部分。
    IMP implement = class_getMethodImplementation(objectClsObj, @selector(setName:age:));
    //获取方法的具体实现.该方法的返回值类型为struct
    IMP implement1 = class_getMethodImplementation_stret(objectClsObj, @selector(setName:age:));
    
    //判断类实例是否响应指定的selector
    BOOL canResponse = class_respondsToSelector(objectClsObj, @selector(setName:age:));
    
    NSLog(@"类实例是否响应 : %d", canResponse);
}

//隐式参数
void testNewMethod(id self, SEL _cmd) {
    NSLog(@"Hello,newMethod");
}

void replaceNewMethod(id self, SEL _cmd) {
    NSLog(@"Hello,replaceNewMethod");
}

看一下打印结果：

 4.8协议

协议相关的操作包含以下函数：

//类是否实现指定的协议.可以使用NSObject类的conformsToProtocol:方法来代替
OBJC_EXPORT BOOL class_conformsToProtocol(Class cls, Protocol *protocol) 
    OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);
//添加协议
OBJC_EXPORT BOOL class_addProtocol(Class cls, Protocol *protocol) 
    OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);
//返回类实现的协议列表
OBJC_EXPORT Protocol * __unsafe_unretained *class_copyProtocolList(Class cls, unsigned int *outCount)
    OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);

看一个简单的示例：

    GofPerson *person = [[GofPerson alloc] init];
    Class objectClsObj = object_getClass(person);
    
    Protocol *coding = objc_getProtocol("NSCoding");
    
    //类是否实现了协议
    BOOL isImplement = class_conformsToProtocol(objectClsObj, coding);
    NSLog(@"类是否实现了协议: %d", isImplement);
    
    //添加协议
    BOOL isSuccess = class_addProtocol(objectClsObj, coding);
    NSLog(@"添加协议是否成功：%d", isSuccess);
    
    //类是否实现了协议
    BOOL isImplement1 = class_conformsToProtocol(objectClsObj, coding);
    NSLog(@"类是否实现了协议: %d", isImplement1);
    
    unsigned int count = 0;
    Protocol * __unsafe_unretained *protocols = class_copyProtocolList(objectClsObj, &count);
    
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        Protocol *item = protocols[i];
        NSLog(@"protocol item%d:%s",i, protocol_getName(item));
    }
    free(protocols);

打印结果：

 4.9版本

版本相关的操作包含以下函数：

//获取版本号
OBJC_EXPORT int class_getVersion(Class cls)
    OBJC_AVAILABLE(10.0, 2.0, 9.0, 1.0);
//设置版本号
OBJC_EXPORT void class_setVersion(Class cls, int version)
    OBJC_AVAILABLE(10.0, 2.0, 9.0, 1.0);

这两个函数比较简单，示例如下：

    //获取版本
    int version = class_getVersion([GofPerson class]);
    NSLog(@"版本：%d", version);
    
    //设置版本
    class_setVersion([GofPerson class], 1);

4.10动态创建类

动态创建类包含以下函数：

// 创建新类并分配存储空间
OBJC_EXPORT Class objc_allocateClassPair(Class superclass, const char *name, 
                                         size_t extraBytes) 
    OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);
//销毁一个类
OBJC_EXPORT void objc_disposeClassPair(Class cls) 
    OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);
//在应用中注册由objc_allocateClassPair创建的类
OBJC_EXPORT void objc_registerClassPair(Class cls) 
    OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);

使用在前面已经写过，这里温习一下：

- (void)createClass
{
    //创建新类  如果是创建基类，那么superClass指定为Nil
    Class newClass = objc_allocateClassPair([GofBaseViewController class], "GofClass", 0);
    
    /**
     动态添加方法  实例方法和实例变量应该添加到类自身上，而类方法应该添加到类的元类上
     
     @param cls 类类型
     @param name 选择器(SEL)
     @param imp 函数指针
     @param type 方法类型
     */
    SuppressUndeclaredSelectorWarning(class_addMethod(newClass, @selector(newMethod), (IMP)newMethodImplement, "v@:"));
    //在应用中注册这个类 如果已经注册，再注册会直接崩溃！！！
    objc_registerClassPair(newClass);
    
    id instance = [[newClass alloc] init];
//    id instance = class_createInstance(newClass, 0);  //ARC下不能使用
    SuppressUndeclaredSelectorWarning([instance performSelector:@selector(newMethod)]);
}

//隐式参数
void newMethodImplement(id self, SEL _cmd) {
    NSLog(@"newMethodImplement");
}

- (void)dealloc
{
    Class newClass = NSClassFromString(@"GofClass");
    if (newClass) {
        objc_disposeClassPair(newClass);  //如果程序运行中还存在类或者其子类的实例时，则不能调用该方法
    }
}

4.11对象操作

包含以下函数：

//MRC 创建对象
OBJC_EXPORT id class_createInstance(Class cls, size_t extraBytes)
    OBJC_AVAILABLE(10.0, 2.0, 9.0, 1.0)
    OBJC_ARC_UNAVAILABLE;
//MRC 销毁对象
OBJC_EXPORT void *objc_destructInstance(id obj) 
    OBJC_AVAILABLE(10.6, 3.0, 9.0, 1.0)
    OBJC_ARC_UNAVAILABLE;
//MRC 对象拷贝
OBJC_EXPORT id object_copy(id obj, size_t size)
    OBJC_AVAILABLE(10.0, 2.0, 9.0, 1.0)
    OBJC_ARC_UNAVAILABLE;
//MRC 释放指定对象占用的内存
OBJC_EXPORT id object_dispose(id obj)
    OBJC_AVAILABLE(10.0, 2.0, 9.0, 1.0)
    OBJC_ARC_UNAVAILABLE;
//MRC 修改类实例的实例变量的值
OBJC_EXPORT Ivar object_setInstanceVariable(id obj, const char *name, void *value)
    OBJC_AVAILABLE(10.0, 2.0, 9.0, 1.0)
    OBJC_ARC_UNAVAILABLE;
//MRC 获取对象实例变量的值
OBJC_EXPORT Ivar object_getInstanceVariable(id obj, const char *name, void **outValue)
    OBJC_AVAILABLE(10.0, 2.0, 9.0, 1.0)
    OBJC_ARC_UNAVAILABLE;
//ARC 返回对象中实例变量的值
OBJC_EXPORT id object_getIvar(id obj, Ivar ivar) 
    OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);
//ARC 设置对象中实例变量的值
OBJC_EXPORT void object_setIvar(id obj, Ivar ivar, id value) 
    OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);
//返回给定对象的类名(objc.h)
OBJC_EXPORT const char *object_getClassName(id obj)
    OBJC_AVAILABLE(10.0, 2.0, 9.0, 1.0);
//返回对象的类(runtime.h)
OBJC_EXPORT Class object_getClass(id obj) 
    OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);
//设置对象的类
OBJC_EXPORT Class object_setClass(id obj, Class cls)
    OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);

示例如下：

    //MRC下操作
    //动态创建对象
    id object = class_createInstance([NSObject class], 0);
    //MRC 拷贝对象
    //常用于这样的场景：有类A和类B，且类B是类A的子类。类B通过添加一些额外的属性来扩展类A。
    //现在我们创建了一个A类的实例对象，并希望在运行时将这个对象转换为B类的实例对象，这样可以添加数据到B类的属性中。
    //这种情况下，我们没有办法直接转换，因为B类的实例会比A类的实例更大，没有足够的空间来放置对象。
    id person = object_copy(object, class_getInstanceSize(GofPerson.class));
    //设置对象的类
    object_setClass(person, GofPerson.class);
    //MRC 释放对象占用的内存
    object_dispose(object);
    
    //MRC 修改实例变量的值
    object_setInstanceVariable(person, "_name", @"bbb");
    void *outValue = (void *)0x1;
    //MRC 获取实例变量的值
    object_getInstanceVariable(person, "_name", &outValue);
    if (nil == outValue) {
        NSLog(@"nil");
    }
    else
    {
        NSLog(@"outValue:%@", outValue);
    }
    if (person) {
        [person release];
        person = nil;
    }


    //ARC下操作
    GofPerson *person = [[GofPerson alloc] init];
    Class objectClsObj = object_getClass(person);
    
    //ARC 获取实例变量的值
    Ivar ivar = class_getInstanceVariable(objectClsObj, "_phone");
    //ARC 修改实例变量的值
    object_setIvar(person, ivar, @"13900000000");
    NSLog(@"getIvar:%@", object_getIvar(person, ivar));
    
    //获取类名
    NSLog(@"类名:%s", object_getClassName(person));

【说明】：如果实例变量的Ivar已经知道，那么调用object_getIvar会比object_getInstanceVariable函数快，相同情况下，object_setIvar也比object_setInstanceVariable快。

4.12获取类定义

Objective-C动态运行库会自动注册我们代码中定义的所有的类。我们也可以在运行时创建类定义并注册它们。runtime提供了一系列函数来获取类定义相关的信息，这些函数主要包括： 

//MRC 获取已注册的类定义的列表
OBJC_EXPORT int objc_getClassList(Class *buffer, int bufferCount)
    OBJC_AVAILABLE(10.0, 2.0, 9.0, 1.0);
//创建并返回一个指向所有已注册类的指针列表
OBJC_EXPORT Class *objc_copyClassList(unsigned int *outCount)
    OBJC_AVAILABLE(10.7, 3.1, 9.0, 1.0);
//返回指定类的类定义 
//如果类在运行时未注册，则objc_lookUpClass会返回nil，而objc_getClass会调用类处理回调，并再次确认该类是否注册，如果确认未注册，则返回nil。
//而objc_getRequiredClass函数的操作与objc_getClass相同，只不过如果没有找到类，则会杀死进程
OBJC_EXPORT Class objc_lookUpClass(const char *name)
    OBJC_AVAILABLE(10.0, 2.0, 9.0, 1.0);
OBJC_EXPORT Class objc_getClass(const char *name)
    OBJC_AVAILABLE(10.0, 2.0, 9.0, 1.0);
OBJC_EXPORT Class objc_getRequiredClass(const char *name)
    OBJC_AVAILABLE(10.0, 2.0, 9.0, 1.0);
//返回指定类的元类
OBJC_EXPORT Class objc_getMetaClass(const char *name)
    OBJC_AVAILABLE(10.0, 2.0, 9.0, 1.0);

示例如下：

    //MRC
    int numClasses;
    Class *classes = NULL;
    numClasses = objc_getClassList(NULL, 0);
    if (numClasses > 0) {
        classes = malloc(sizeof(Class) * numClasses);
        numClasses = objc_getClassList(classes, numClasses);
        NSLog(@"number of classes: %d", numClasses);
        for (int i = 0; i < numClasses; i++) {
            Class cls = classes[i];
            NSLog(@"class name: %s", class_getName(cls));
        }
        free(classes);
    }

    //ARC
    unsigned int count = 0;
    Class *classes = objc_copyClassList(&count);
    NSLog(@"number of classes: %d", count);
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        Class class = classes[i];
        NSLog(@"class name: %s", class_getName(class));
    }

5.小结

本篇介绍了运行时类与对象的相关数据结构，并对与之相关的函数做了一个简单的领读和演示。通过这些函数，我们可以灵活的运用运行时特性进行开发，比如动态的添加类、属性、成员变量、方法、协议等等。