NSObject头文件解析 / 消息机制 / Runtime解读 (一)

NSObject头文件解析

当我们需要自定义类都会创建一个NSObject子类, 比如:

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface ClassA : NSObject

@end

那么NSObject里面具体有什么呢? 我们点到它的头文件里面去看看

@interface NSObject <NSObject> {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;　　//每个NSObject对象都拥有一个Class类作为成员变量, 稍后我们再具体看看Class的头文件
}

//load & initilize方法我们不常用到, 进一步的说明大家可以看下这个地址:http://www.cocoachina.com/ios/20150104/10826.html
+ (void)load;
+ (void)initialize;

//初始化方法, 返回一个关系型对象
- (instancetype)init
#if NS_ENFORCE_NSOBJECT_DESIGNATED_INITIALIZER
    NS_DESIGNATED_INITIALIZER
#endif
    ;

//初始化, 返回一个关系型对象
+ (instancetype)new OBJC_SWIFT_UNAVAILABLE("use object initializers instead");

//申请存储空间
+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone OBJC_SWIFT_UNAVAILABLE("use object initializers instead");

//申请存储空间
+ (instancetype)alloc OBJC_SWIFT_UNAVAILABLE("use object initializers instead");

//ARC下不再使用
- (void)dealloc OBJC_SWIFT_UNAVAILABLE("use 'deinit' to define a de-initializer");

//ARC下不再使用
- (void)finalize OBJC_DEPRECATED("Objective-C garbage collection is no longer supported");

//浅拷贝,需要实现NSCopying协议
- (id)copy;

//深拷贝, 需要实现NSMutableCopying协议
- (id)mutableCopy;

//浅拷贝时要实现的方法
+ (id)copyWithZone:(struct _NSZone *)zone OBJC_ARC_UNAVAILABLE;

//深拷贝时要实现的方法
+ (id)mutableCopyWithZone:(struct _NSZone *)zone OBJC_ARC_UNAVAILABLE;

//是否响应aSelector方法
+ (BOOL)instancesRespondToSelector:(SEL)aSelector;

//是否采用了protocol接口
+ (BOOL)conformsToProtocol:(Protocol *)protocol;

//返回aSelector的指针(方法的内存地址)
- (IMP)methodForSelector:(SEL)aSelector;

//类方法, 返回实例对象的aSelector指针
+ (IMP)instanceMethodForSelector:(SEL)aSelector;

//抛出异常, 一般发生无法识别selector时由系统调用, 也可以重写后定义一些动作, 还可以用来阻止某一个方法被继承,后面我们再单独演示下
- (void)doesNotRecognizeSelector:(SEL)aSelector;

//当消息经过动态解析后尚未被处理时, 重写这个方法后会调用这个方法进行重定向给其他类去实现
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);

//当消息经过动态解析和重定向后仍未被处理, 重写下面两个方法完成消息转发
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation OBJC_SWIFT_UNAVAILABLE("");
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector OBJC_SWIFT_UNAVAILABLE("");
或
+ (NSMethodSignature *)instanceMethodSignatureForSelector:(SEL)aSelector OBJC_SWIFT_UNAVAILABLE("");

//是否允许弱引用, WeakReference为No的时候不能用weak字符修饰
- (BOOL)allowsWeakReference UNAVAILABLE_ATTRIBUTE;
- (BOOL)retainWeakReference UNAVAILABLE_ATTRIBUTE;

//检查是否为aClass的子类
+ (BOOL)isSubclassOfClass:(Class)aClass;

//动态解析方法
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);

//hash值
+ (NSUInteger)hash;

//获取父类类名, 后面会找时间单独说下class/superClass/super的差别
+ (Class)superclass;

//获取类名
+ (Class)class OBJC_SWIFT_UNAVAILABLE("use 'aClass.self' instead");

//类信息:类名称和地址
+ (NSString *)description;
+ (NSString *)debugDescription;

上面是NSObject对象的头文件类部分, 可以看到还有一个NSObject protocol 我们也仔细看看都有什么协议方法@protocol NSObjec

//判断两个对象是否相同, 上面已经讲过
- (BOOL)isEqual:(id)object;

//hash编号
@property (readonly) NSUInteger hash;

//父类
@property (readonly) Class superclass;

//当前类
- (Class)class OBJC_SWIFT_UNAVAILABLE("use 'anObject.dynamicType' instead");

//类或者实例自身
- (instancetype)self;

//调用selector
- (id)performSelector:(SEL)aSelector;
- (id)performSelector:(SEL)aSelector withObject:(id)object;
- (id)performSelector:(SEL)aSelector withObject:(id)object1 withObject:(id)object2;

//判断是否不是NSObject的子类, 返回NO表示是NSObject的子类
- (BOOL)isProxy;

//判断是否为该类的成员, 或者是否派生自该类的成员
- (BOOL)isKindOfClass:(Class)aClass;

//判断是否为当前类的成员
- (BOOL)isMemberOfClass:(Class)aClass;

//是否实现了某接口
- (BOOL)conformsToProtocol:(Protocol *)aProtocol;

//是否能响应某方法
- (BOOL)respondsToSelector:(SEL)aSelector;

//以下方法在ARC已经不再使用
- (instancetype)retain OBJC_ARC_UNAVAILABLE;
- (oneway void)release OBJC_ARC_UNAVAILABLE;
- (instancetype)autorelease OBJC_ARC_UNAVAILABLE;
- (NSUInteger)retainCount OBJC_ARC_UNAVAILABLE;
- (struct _NSZone *)zone OBJC_ARC_UNAVAILABLE;

//描述: 类名和地址
@property (readonly, copy) NSString *description;
@optional
@property (readonly, copy) NSString *debugDescription;

@end

对NSObject类和NSObject接口我们挑几个重点讲下:

instanceType 和id的区别

关于返回类型, 可以看到有instanceType & id两种, 那有什么区别呢?

instanceType上面有讲过是关系型或者说是关联对象, 具体有什么作用呢?

我们来看下, 定义一个NSobject子类ClassA, 新增两个方法

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface ClassA : NSObject

@property (nonatomic, strong) NSString *name;

- (instancetype)getACopy;

- (id)getAnotherCopy;

@end

下面是实现文件:

#import "ClassA.h"

@implementation ClassA

- (instancetype)getACopy {
    
    ClassA *instance = [ClassA new];
    instance.name = self.name;
    
    return instance;
}

- (id)getAnotherCopy {
    
    ClassA *class = [ClassA new];
    class.name = self.name;
    
    return class;
}

@end

我们在Controller中分别调用这两个方法返回的对象属性看看

现在看到区别了吧, 以id类型返回的对象, 编译器无法识别出他的成员变量或者方法. 使用instanceType类型返回的对象编译器能找到他的属性方法

所以使用InstanceType是为了能更好的帮助编译器找到对象的属性和方法, 减少不必要的错误

 Copy 和MutableCopy对象的复制

如果要让对象具有Copy或者MutableCopy功能, 需要实现NSCopying或者NSMutableCopy协议, 下面是实现NSCopying协议的例子

- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone {
    
    ClassA *class = [[[self class] allocWithZone:zone] init];
    class.name    = self.name;
    
    return class;
}

- (BOOL)conformsToProtocol:(Protocol *)aProtocol;
判断调用者是否实现了某一接口, 多用在委托中

例子:

if ([self.delegate conformToProtocol:protocol]) {
    
    [self.delegagte protocolMethod];
}

isKindOfClass 跟 isMemberOfClass的区别:
上面讲过

isKindOfClass可以判断是否为该类的成员, 或者是否派生自该类的成员
isMemberOfClass则是能判断是否为当前类的成员
举个例子看看, 先创建一个NSObject子类ClassA, 然后再controller中加入以下指令

    ClassA *aClass = [[ClassA alloc] init];
    aClass.name = @"a";

    NSLog(@"aClass isKindOfClass: ClassA: %@", [aClass isKindOfClass:[ClassA class]]? @"YES": @"NO");
    NSLog(@"ClassA isKindOfClass: ClassA: %@", [ClassA isKindOfClass:[ClassA class]]? @"YES": @"NO");
    NSLog(@"aClass isKindOfClass: NSObject: %@", [aClass isKindOfClass:[NSObject class]]? @"YES": @"NO");
    NSLog(@"ClassA isKindOfClass: NSObject: %@", [ClassA isKindOfClass:[NSObject class]]? @"YES": @"NO");
    
    NSLog(@"aClass isMemberOfClass: ClassA: %@", [aClass isMemberOfClass:[ClassA class]] ? @"YES": @"NO");
    NSLog(@"ClassA isMemberOfClass: ClassA: %@", [ClassA isMemberOfClass:[ClassA class]] ? @"YES": @"NO");
    NSLog(@"aClass isMemberOfClass: NSObject: %@", [aClass isMemberOfClass:[NSObject class]] ? @"YES": @"NO");
    NSLog(@"ClassA isMemberOfClass: NSObject: %@", [ClassA isMemberOfClass:[NSObject class]] ? @"YES": @"NO");

输出结果为:

2017-01-22 17:33:57.782 RunTimeDemo[715:63499] aClass isKindOfClass: ClassA: YES
2017-01-22 17:33:57.783 RunTimeDemo[715:63499] ClassA isKindOfClass: ClassA: NO
2017-01-22 17:33:57.783 RunTimeDemo[715:63499] aClass isKindOfClass: NSObject: YES
2017-01-22 17:33:57.783 RunTimeDemo[715:63499] ClassA isKindOfClass: NSObject: YES
2017-01-22 17:33:57.783 RunTimeDemo[715:63499] aClass isMemberOfClass: ClassA: YES
2017-01-22 17:33:57.784 RunTimeDemo[715:63499] ClassA isMemberOfClass: ClassA: NO
2017-01-22 17:33:57.784 RunTimeDemo[715:63499] aClass isMemberOfClass: NSObject: NO
2017-01-22 17:33:57.784 RunTimeDemo[715:63499] ClassA isMemberOfClass: NSObject: NO

可以看出来isMemberOf只能看当前类是不是其类的子类, 另外同一个抽象类调用返回NO

- (BOOL)respondsToSelector:(SEL)aSelector 
判断调用者是否有某一个方法, 多用在方法的重定向中

例子:

if ([classA respondsToSelector: @selector(method)]) {

    [classA methodA];
}

上面这两个方法的使用, 是Objective-C动态性的一种体现

- (IMP)methodForSelector:(SEL)aSelector;
返回aSelector的指针(方法的内存地址) 
关于IMP 跟 SEL的解释, 如果有不清楚的可以看下这个http://www.jianshu.com/p/65cf7755d30e, 这里就不多讲了
返回的方法地址可以直接用, 但是要注意里面是否有self或者外部属性, 否则会报错
例子:

IMP imp = [aClass methodForSelector:@selector(methodA)];
imp();

- (void)doesNotRecognizeSelector:(SEL)aSelector;

抛出异常, 一般发生无法识别selector时由系统调用, 也可以重写后定义一些动作, 还可以用来阻止某一个方法被继承

当消息经过动态解析-重定向-转发后还是没有被处理时系统就会自己调用这个方法来抛出异常, 重写该方法可以在抛出异常时增加一些自定义的内容
例子:
在类的实现文件中重写doesNotRecognizeSelector方法, 增加打印一行字, 注意自定义的内容要写在调用父类方法前面, 否则调用父类方法就直接crash了, 不会继续执行后面的内容

- (void)doesNotRecognizeSelector:(SEL)aSelector {
    
    NSLog(@"调用了不存在的方法");
    [super doesNotRecognizeSelector:aSelector];
}

当我们调用该类实例不存在的方法时, 就会先打印"调用了不存在的方法", 然后再crash

也可以使用这个方法来让对象不能响应某一个方法, 多用来阻止子类继承某一方法
在子类重写父类的方法, 加入doesNotRecognizeSelector方法

- (void)methodA {
    
    [self doesNotRecognizeSelector: @selector(methodA)];
}

消息机制
接着讲剩下几个方法前, 先说下Objective-C的消息机制
在之前我们先看下C语言跟OC调用方法的差别:

1.C 语言,函数的调用在编译的时候就会决定调用哪个函数(C语言的函数调用),编译完成之后直接顺序执行,无任何二义特性.

2.OC函数的调用成为消息发送,属于动态调用的过程,在编译的时候并不能决定真正调用哪个函数(其实的过程是,在编译阶段,OC可以调用任何函数,即使这个函数并未实现呢,只要申明过就不会报错,而C语言在编译阶段就会报错),只有在真正运行的时候才会根据函数的名称找到对应的函数来调用

看了上面两点, 应该就清楚为什么说C语言是静态语言, 而OC是动态语言了, 因为OC是在运行时才去决定到底要调用哪个函数

那么什么是OC函数的调用成为消息发送呢?

OC的任何方法的调用, 都会被编译器转换成消息调用的模式

[obi makeText] -> 转换成objc_msgSend(obj,@selector(makeText));

如果要自己使用objc_msgsend方法则需要导入<objc/message.h>头文件

在理解这个之前, 我们看下这个, 每个NSObject对象都持有一个Class, 对象的属性和方法就存在这个Class里面

@interface NSObject <NSObject> {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
}

那么我们来看下Class到底是什么, 点进去看下

typedef struct objc_class *Class;

原来Class是一个objc_class模型, 那么我们看看这个objc_class模型都有什么

struct objc_class {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;

#if !__OBJC2__
    Class super_class                                        OBJC2_UNAVAILABLE;
    const char *name                                         OBJC2_UNAVAILABLE;
    long version                                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    long info                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
    long instance_size                                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_ivar_list *ivars                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_method_list **methodLists                    OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_cache *cache                                 OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_protocol_list *protocols                     OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif

我们来看下这个模型

OBJC2_UNAVAILABLE标记的属性是Ojective-C 2.0不支持的,但实际上可以用响应的函数获取这些属性，具体有哪些响应函数大家可以导入<objc/runtime.h>后输入class_get...看看

例如：如果想要获取Class的name属性

const char cname  = class_getName(classPerson); //需要先导入<objc/runtime.h>
printf("%s", cname); // 输出:Person

Class isa:

需要注意的是在Objective-C中，所有的类自身也是一个对象，这个对象的Class里面也有一个isa指针，它指向metaClass(元类)

元类对象(metaclass object)中存储的是关于类的信息(类的版本，名字，类方法等)

关于元类对象大家可以看下这个地址: http://www.cnblogs.com/zhangleixy/p/5125791.html  讲解得很透彻

super class:

指向该类的父类，如果该类已经是最顶层的根类(如NSObject或NSProxy)，则super_class为NULL

当我们调用superClass时返回的就是这个Class的类名, 调用[super method];时就是子类去调用父类中的这个方法(注意是子类调用, 而不是父类, 只是从父类中取得方法地址而已)

这部分可能有些人会有一点疑惑, 我们讲下[self class] / [super class] / [self superClass]的差别

我们创建一个类ClassA, 并给它增加以下方法:

- (void)methodA {
    
    NSLog(@"self class: %@", [self class]);
    NSLog(@"self superClass: %@", [self superclass]);
    NSLog(@"super class: %@", [super class]);
}

调用输出结果为

2017-01-22 13:27:07.571 RunTimeDemo[1283:111444] self class: ClassA
2017-01-22 13:27:07.572 RunTimeDemo[1283:111444] self superClass: NSObject
2017-01-22 13:27:07.572 RunTimeDemo[1283:111444] super class: ClassA

可以看到[self class]跟[super class]都是当前类的名称, 只有superclass才是父类名称

[super method];方法的调用对象还是子类

name: 类的名称,

可以用class_getName()来获得

version: 我们可以使用这个字段来提供类的版本信息。

这对于对象的序列化非常有用，它可是让我们识别出不同类定义版本中实例变量布局的改变。 

可以用class_getVersion()来获得

info: 类信息，

供运行期使用的一些位标识

instanceSize: 该类的实例变量大小

可以用class_getInstanceSize()来获得

objc_ivar_list *ivars: 类的成员变量列表

可以用class_copyIvarList()来获取

objc_method_list **methodLists: 类的方法列表

可以用class_copyMethodList()来获取

objc_cache *cache:方法缓存，

对象接到一个消息会根据isa指针查找消息对象，这时会在method Lists中遍历，如果cache了，常用的方法调用时就能够提高调用的效率。

objc_protocol_list *protocols: 协议列表

可以通过class_copyProtocolList获取

向object发送消息时，Runtime库会根据object的isa指针找到这个实例object所属于的类，然后在类的方法列表以及父类方法列表寻找对应的方法运行。id是一个objc_object结构类型的指针，这个类型的对象能够转换成任何一种对象。

再了解了objc的实质内容后, 我们再来说下消息机制

前面讲过, 所有方法的调用都会被编译器转化为objc_msgSend(obj,@selector(makeText));

我们来看下这句话:

objc_msgSend: 方法名, 发送消息

obj: 接受消息的对象

@selector(makeText): 传送的方法名 

实际是给obj发送一个消息, 

下面详细叙述下消息发送步骤：

1.检测这个 selector 是不是要忽略的。比如 Mac OS X 开发，有了垃圾回收就不理会 retain,release 这些函数了。 
2.检测这个 target 是不是 nil 对象。ObjC 的特性是允许对一个 nil 对象执行任何一个方法不会 Crash，因为会被忽略掉。 
3.如果上面两个都过了，那就开始查找这个类的 IMP，先从 cache 里面找，完了 找得到就跳到对应的函数去执行。 
4.如果 cache 找不到就找一下方法表。 
5.如果方法表找不到就到超类/父类的方法表去找，一直找，直到找到NSObject类为止。 
6.如果还找不到就要开始进入动态方法解析了.

7.经过动态解析还是没有处理, 则会进入到方法的重定向.

8.重定向后还是没有找到则会开始消息转发.

9.如果消息转发机制仍未处理则抛出异常.

上面就是完整的消息机制, 动态解析/重定向/消息转发我们稍后会讲到, 大家先消化下objc_class模型的内容以及消息机制的流程再往下看

好了大概了解后我们回顾下整个过程, 方法调用会被转换为给调用对象发送一个带有方法名的消息(也可以还带有参数),

对象接收到消息后会先在cache中找之前的调用记录, 在调用记录中找到了该方法就直接运行, 找不到就去方法列表去找 还找不到就去父类去找

如果找到顶层还是没有, 一般情况下在我们没有进行任何操作的时候会crash

如果要对没有实现的方法调用做一些操作, 就可以在动态解析/重定向/消息转发中来做处理, 在其中任何一个阶段有处理该方法调用就不会crash

更详细的用法之前讲过, 请看: http://www.cnblogs.com/zhouxihi/p/6107467.html

接下来我们看看runtime的知识, 一样直接去看下<objc/runtime.h>, 我们挑出几个常用看看

获取对象的类:

Class object_getClass(id obj);　　//Class是返回类型, 后面也一样

例子:(需要导入runtime库)

    //创建一个实例对象
    ClassA *aClass    = [[ClassA alloc] init];
    
    //获取实例对象的类
    Class GottenClass = object_getClass(aClass);
    
    //根据获取的类创建一个对象
    id class          = [[GottenClass alloc] init];
    
    //创建好的类执行实例方法
    [class printClassName];

运行结果:

2017-01-24 17:54:27.905 RunTimeDemo[980:87100] printClassName Method: Class Name: ClassA

获取类的名称:

const char *class_getName(Class cls) 

例子:

NSLog(@"Class Name: %s", class_getName([ClassA class]));

运行结果:

2017-01-24 18:24:08.057 RunTimeDemo[1253:108787] Class Name: ClassA

获取对象的类名称:

const char *object_getClassName(id obj)

例子:

    //创建一个实例对象
    ClassA *aClass    = [[ClassA alloc] init];
    
    //打印实例对象的类名称
    NSLog(@"Class Name: %s", object_getClassName(aClass));

运行结果:

2017-01-24 18:01:56.671 RunTimeDemo[1102:93786] Class Name: ClassA

根据类的字符串名称或者类:

Class objc_getClass(const char *name)

例子:

    //根据字符串的名称获取类
    Class GottenClass = objc_getClass("ClassA");
    
    //根据获取到的类创建对象
    id obj = [[GottenClass alloc] init];
    
    //执行实例方法
    [obj printClassName];

运行结果:

2017-01-24 18:06:47.582 RunTimeDemo[1123:96898] printClassName Method: Class Name: ClassA

获取元类:

Class objc_getMetaClass(const char *name)

判断是否为元类:

BOOL class_isMetaClass(Class cls)

判断是否为类:

BOOL object_isClass(id obj)

例子:

    NSLog(@"%@", object_isClass(objc_getClass("ClassA")) ? @"YES": @"NO");
    NSLog(@"%@", object_isClass(objc_getMetaClass("ClassA")) ? @"YES": @"NO");
    
    NSLog(@"%@", class_isMetaClass(objc_getClass("ClassA")) ? @"YES": @"NO");
    NSLog(@"%@", class_isMetaClass(objc_getMetaClass("ClassA")) ? @"YES": @"NO");

运行结果:

2017-01-24 18:11:56.503 RunTimeDemo[1196:101677] YES
2017-01-24 18:11:56.503 RunTimeDemo[1196:101677] YES
2017-01-24 18:11:56.503 RunTimeDemo[1196:101677] NO
2017-01-24 18:11:56.504 RunTimeDemo[1196:101677] YES

获取父类:

Class class_getSuperclass(Class cls) 

例子:

 NSLog(@"Class Name: %s", class_getName(class_getSuperclass([ClassA class])));

运行结果:

2017-01-24 18:26:24.046 RunTimeDemo[1273:110801] Class Name: NSObject

获取版本信息:

int class_getVersion(Class cls)

例子:

NSLog(@"Class version: %d", class_getVersion([ClassA class]));

运行结果:

2017-01-24 18:28:38.594 RunTimeDemo[1308:113101] Class version: 0

设置类的版本信息:

void class_setVersion(Class cls, int version)

例子:

    //设置类的版本号
    class_setVersion([ClassA class], 10);
    
    //获取类的版本号
    NSLog(@"Class version: %d", class_getVersion([ClassA class]));

运行结果:

2017-01-24 18:30:12.647 RunTimeDemo[1324:114369] Class version: 10

继续说之前前我们先看下什么是Ivar, Ivar是变量

看看是怎么定义的

typedef struct objc_ivar *Ivar;

objc_ivar的结构含有名称, 类型, 地址等信息

struct objc_ivar {
    char *ivar_name                                          OBJC2_UNAVAILABLE;
    char *ivar_type                                          OBJC2_UNAVAILABLE;
    int ivar_offset                                          OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
    int space                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
}  

 

那么怎么设置和获取Ivar呢? 现在看看下面3个函数

获取实例对象指定名称的成员变量: (注意只能是成员变量, 不能获取属性)

Ivar class_getInstanceVariable(Class cls, const char *name)

设置对象指定成员变量的值: (设置obj对象的ivar成员属性的值为value)

void object_setIvar(id obj, Ivar ivar, id value) 

或者对象指定成员变量的值:

id object_getIvar(id obj, Ivar ivar) 

这3个函数合起来可以读取和修改成员变量(不能获取@property修饰的属性变量),

举例:

我们有一个ClassA, 在类中添加一个私有成员属性

@interface ClassA : NSObject<NSCopying, NSMutableCopying> {
    
    NSString *privateName;
}

如果不额外增加setter/getter方法我们只能用KVC来读取值, 但是有了上面3个组合就也可以实现

- (void)viewDidLoad {
    
    [super viewDidLoad];
    
    ClassA *aClass = [ClassA new];
    
    //获取成员变量地址
    Ivar ivar = class_getInstanceVariable([aClass class], "privateName");

    
    //打印成员变量初始值
    NSLog(@"打印成员变量初始值: %@", object_getIvar(aClass, ivar));
    
    //设置成员变量的值
    object_setIvar(aClass, ivar, @"nihao");
    
    //打印修改后成员变量的值
    NSLog(@"打印修改后成员变量的值: %@", object_getIvar(aClass, ivar));
}

运行结果为:

2017-02-02 11:41:28.160 RunTimeDemo[1271:72477] 打印成员变量初始值: (null)
2017-02-02 11:41:28.161 RunTimeDemo[1271:72477] 打印修改后成员变量的值: nihao

获取实例方法:

Method class_getClassMethod(Class cls, SEL name)

交换两个方法的实现: (俗称Method Swizzling黑科技, 其实也没啥)

void method_exchangeImplementations(Method m1, Method m2) 

例子:

创建一个包含printA & printB方法的类

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface ClassA : NSObject

- (void)printA;

- (void)printB;

@end

#import "ClassA.h"

@implementation ClassA

- (void)printA {
    
    NSLog(@"Print A");
}

- (void)printB {
    
    NSLog(@"Print B");
}

@end

Controller中使用

- (void)viewDidLoad {
    
    [super viewDidLoad];
    
    //创建一个实例对象
    ClassA *aClass = [ClassA new];
    
    //顺序调用printA / printB
    [aClass printA];
    [aClass printB];
    
    //获取printA方法
    Method methodA = class_getInstanceMethod([aClass class], @selector(printA));
    
    //获取printB方法
    Method methodB = class_getInstanceMethod([aClass class], @selector(printB));
    
    //方法替换
    method_exchangeImplementations(methodA, methodB);
    
    //再次顺序调用printA / printB
    [aClass printA];
    [aClass printB];
    
}

运行结果:

2017-02-02 16:21:19.006 RunTimeDemo[671:13108] Print A
2017-02-02 16:21:19.006 RunTimeDemo[671:13108] Print B
2017-02-02 16:21:19.010 RunTimeDemo[671:13108] Print B
2017-02-02 16:21:19.020 RunTimeDemo[671:13108] Print A

类似的还有获取类方法:

Method class_getClassMethod(Class cls, SEL name)

一样的效果就不举例了.

获取方法的IMP:

IMP class_getMethodImplementation(Class cls, SEL name)

接着上面的例子:

- (void)viewDidLoad {
    
    [super viewDidLoad];
    
    //创建一个实例对象
    ClassA *aClass = [ClassA new];
    
    //获取printA的方法指针
    IMP imp = class_getMethodImplementation([aClass class], @selector(printA));
    
    //调用
    imp();
}

运行结果:

2017-02-02 16:40:34.940 RunTimeDemo[711:20411] Print A

判断类是否相应某一方法:

BOOL class_respondsToSelector(Class cls, SEL sel)

例子:

NSLog(@"ClassA is response to Selector: %@", class_respondsToSelector([ClassA class], @selector(printA)) ? @"YES": @"NO");

运行结果:

2017-02-02 16:44:17.910 RunTimeDemo[731:22810] ClassA is response to Selector: YES

获取方法列表:

Method *class_copyMethodList(Class cls, unsigned int *outCount) 

获取方法的SEL描述:

SEL method_getName(Method m)

从SEL获取方法名:(这个方法不是runtime库中的, 而是objc.h中的, 可以直接调用)

const char *sel_getName(SEL sel)

例子:

- (void)viewDidLoad {
    
    [super viewDidLoad];
    
    //创建一个对象
    ClassA *aClass = [ClassA new];
    
    //创建一个无符号int变量, 用来保存方法个数
    unsigned int count = 0;
    
    //获取方法列表数组
    Method *methods = class_copyMethodList([aClass class], &count);
    
    //打印获取到的方法个数
    NSLog(@"方法个数: %d", count);
    
    //打印所有获取到的方法名
    for (int i = 0; i < count; i ++) {
        
        NSLog(@"第 %d 个方法名: %s", i, sel_getName(method_getName(methods[i])));
    }
}

运行结果:

2017-02-02 16:51:10.461 RunTimeDemo[754:26703] 方法个数: 2
2017-02-02 16:51:10.461 RunTimeDemo[754:26703] 第 0 个方法名: printA
2017-02-02 16:51:10.462 RunTimeDemo[754:26703] 第 1 个方法名: printB

判断是否有使用某一协议:

BOOL class_conformsToProtocol(Class cls, Protocol *protocol)

例子:

NSLog(@"ClassA 是否有使用NSCopying协议: %@", class_conformsToProtocol([ClassA class], @protocol(NSCopying)) ? @"YES": @"NO");

运行结果:

2017-02-02 17:11:07.376 RunTimeDemo[817:36512] ClassA 是否有使用NSCopying协议: NO

获取协议的名称:

const char *protocol_getName(Protocol *p)

获取类的协议列表:

Protocol * __unsafe_unretained *class_copyProtocolList(Class cls, unsigned int *outCount)

例子:

- (void)viewDidLoad {
    
    [super viewDidLoad];
    
    //创建一个对象
    ClassA *aClass = [ClassA new];
    
    //创建一个无符号变量存储获取到的接口个数
    unsigned int count = 0;
    
    //获取接口列表, 注意前面的修饰
     __unsafe_unretained Protocol **protocolList = class_copyProtocolList([ClassA class],&count);
    
    //打印获取到的接口个数
    NSLog(@"%d", count);
    
    //一次打印每一个接口的名称
    for (int i = 0; i < count; i ++) {
        
        Protocol *myProtocol     = protocolList[i];
        const char *protocolName = protocol_getName(myProtocol);
        NSLog(@"第 %d 个协议名: %s", i, protocol_getName(myProtocol));
    }
}

运行结果:

2017-02-02 17:35:32.433 RunTimeDemo[911:49142] 1
2017-02-02 17:35:32.434 RunTimeDemo[911:49142] 第 0 个协议名: NSCopying

获取对于名称的属性: (不能获取成员变量)

objc_property_t class_getProperty(Class cls, const char *name)

获取属性的名称:

const char *property_getName(objc_property_t property)

例子:

- (void)viewDidLoad {
    
    [super viewDidLoad];
    
    //创建一个对象
    ClassA *aClass = [ClassA new];
    
    //获取属性
    objc_property_t property = class_getProperty([aClass class], "name");
    
    //打印属性名称
    NSLog(@"属性名: %s", property_getName(property));
}

运行结果:

2017-02-02 18:03:18.820 RunTimeDemo[1048:65166] 属性名: name

获取属性列表:

objc_property_t *class_copyPropertyList(Class cls, unsigned int *outCount)

获取属性的attribute char格式描述:

const char *property_getAttributes(objc_property_t property) 

获取属性的attribute

objc_property_attribute_t *property_copyAttributeList(objc_property_t property, unsigned int *outCount)

我们顺便看看objc_property_attribute_t

typedef struct {
    const char *name;           /**< The name of the attribute */
    const char *value;          /**< The value of the attribute (usually empty) */
} objc_property_attribute_t;

可以看到这个结构体含有name & value, 可以直接用->name / ->value访问

例子:

- (void)viewDidLoad {
    
    [super viewDidLoad];
    
    //创建一个对象
    ClassA *aClass = [ClassA new];
    
    //创建你一个变量存储属性个数
    unsigned int count = 0;
    
    //获取属性列表
    objc_property_t *properties = class_copyPropertyList([aClass class], &count);
    
    NSLog(@"获取到的属性个数: %d", count);
    
    for (int i = 0; i < count; i ++) {
        
        objc_property_t property = properties[i];
        //获取成员名称
        NSString *name = [NSString stringWithUTF8String:property_getName(property)];
        
        //获取成员属性类型
        NSString *type = [NSString stringWithUTF8String:property_getAttributes(property)];
        
        unsigned int num = 0;
        //获取attributes
        objc_property_attribute_t *attributes = property_copyAttributeList(properties[i], &num);
        
        NSLog(@"attribute name: %@", [NSString stringWithUTF8String:attributes->name]);
        NSLog(@"attribute value: %@", [NSString stringWithUTF8String:attributes->value]);
        
        NSLog(@"第 %d 个属性的名称: %@ 类型: %@", i, name, type);
    }
    
}

运行结果:

2017-02-03 10:28:20.648 RunTimeDemo[1971:308225] 获取到的属性个数: 1
2017-02-03 10:28:20.649 RunTimeDemo[1971:308225] attribute name: T
2017-02-03 10:28:20.649 RunTimeDemo[1971:308225] attribute value: @"NSString"
2017-02-03 10:28:20.649 RunTimeDemo[1971:308225] 第 0 个属性的名称: name 类型: T@"NSString",&,N,V_name

给类或对象添加方法:

BOOL class_addMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, 
                                 const char *types)

接下先来说一下types参数，
比如我们要添加一个这样的方法：-(int)say:(NSString *)str;
相应的实现函数就应该是这样：

int say(id self, SEL _cmd, NSString *str) 
{ 
    NSLog(@"%@", str); 
    return 100;//随便返回个值 
 } 

class_addMethod这句就应该这么写：

1	class_addMethod([EmptyClass class], @selector(say:), (IMP)say, "i@:@");

其中types参数为"i@:@“，按顺序分别表示：

i：返回值类型int，若是v则表示void

@：参数id(self)

:：SEL(_cmd)

@：id(str)

这些表示方法都是定义好的(Type Encodings)

例子:

- (void)viewDidLoad {
    
    [super viewDidLoad];
    
    //创建一个对象
    ClassA *aClass = [ClassA new];
    
    //获取printA方法指针
    IMP imp = class_getMethodImplementation([aClass class], @selector(printA));
    
    //创建一个NSObject基类对象
    id classB = [NSObject new];
    
    //给基类对象添加printA方法
    class_addMethod([classB class], @selector(printA), imp, "v@:");
    
    //新对象调用printA方法
    [classB printA];
    
}

运行结果:

2017-02-03 11:48:18.739 RunTimeDemo[2209:348846] Print A

替换某一方法的方法指针:

IMP class_replaceMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, 
                                    const char *types)

例子:

先创建一个包含printA方法的类, 在实现文件中添加一个静态方法printC

#import "ClassA.h"
#import <objc/runtime.h>

@implementation ClassA

void printC() {
    
    NSLog(@"print C");
}

- (void)printA {
    
    NSLog(@"Print A");
}

- (void)printB {
    
    NSLog(@"Print B");
}

- (void)modifyMethodPrintA {
    
    class_replaceMethod([self class], @selector(printA), (IMP)printC, "v@:");
}

@end

创建该类实例后直接调用printA后打印print A, 调用modify方法后再调用printA打印print C

- (void)viewDidLoad {
    
    [super viewDidLoad];
    
    //创建一个对象
    ClassA *aClass = [ClassA new];
    
    //对象运行printA
    [aClass printA];
    
    //交换方法
    [aClass modifyMethodPrintA];
    
    //再次执行printA
    [aClass printA];
    
}

运行结果:

2017-02-03 13:50:44.127 RunTimeDemo[2379:391408] Print A
2017-02-03 13:50:44.127 RunTimeDemo[2379:391408] print C

给类增加protocol协议

BOOL class_addProtocol(Class cls, Protocol *protocol)

例子:

- (void)viewDidLoad {
    
    [super viewDidLoad];
    
    //创建一个对象
    ClassA *aClass = [ClassA new];
    
    //检查是否有遵循NSCopying协议
    NSLog(@"ClassA confirm to protoco NSCopying: %@", class_conformsToProtocol([aClass class], @protocol(NSCopying))? @"YES": @"NO");
    
    //给对象类添加NSCopying协议
    class_addProtocol([aClass class], @protocol(NSCopying));
    
    //检查是否有遵循NSCopying协议
    NSLog(@"ClassA confirm to protoco NSCopying: %@", class_conformsToProtocol([aClass class], @protocol(NSCopying))? @"YES": @"NO");
    
}

运行结果:

2017-02-03 14:06:49.629 RunTimeDemo[2409:398582] ClassA confirm to protoco NSCopying: NO
2017-02-03 14:06:49.629 RunTimeDemo[2409:398582] ClassA confirm to protoco NSCopying: YES

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