iOS-Runtime从认识到深入

技 术 文 章 / 超 人

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Runtime（运行时机制）概念

Object-C 是面向对象的语言，C是面向结构也就是面向过程的语言。Object-C是基于C基础上的语言。而Runtime为Object-C添加了面向对象的特性，将静态语言编译期和链接期做的事情放到了运行时来处理。所以Runtime是每一个IOS开发人员都应该了解的。Runtime是一套纯C的API。

• Objective-C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。对于Objective-C来说，这个运行时系统就像一个操作系统一样：它让所有的工作可以正常的运行。这个运行时系统即Objc Runtime。Objc Runtime其实是一个Runtime库，它基本上是用C和汇编写的，这个库使得C语言有了面向对象的能力。

• Runtime库主要做下面几件事：
  封装：在这个库中，对象可以用C语言中的结构体表示，而方法可以用C函数来实现，另外再加上了一些额外的特性。这些结构体和函数被runtime函数封装后，我们就可以在程序运行时创建，检查，修改类、对象和它们的方法了。
  找出方法的最终执行代码：当程序执行[object doSomething]时，会向消息接收者(object)发送一条消息(doSomething)，runtime会根据消息接收者是否能响应该消息而做出不同的反应。这将在后面详细介绍。

• 对于C语言而言函数的调用在编译时就会决定调用那一个函数。而OC在编译时并不能决定调用那一个函数，只有在运行时才能确定调用那一个函数，举个简单的例子：在日常开发时，在.h中声明了某个方法，而.m中却没有实现该方法，但编译项目却不会报错，因为OC编译时并没有确定.h中声明但方法具体调用.m的那一个函数，当然也就不知道该函数有没有实现了，而在运行时调用该函数时就会报错，因为运行时才会确定具体调用那一个函数，函数没有实现那么就会报错。OC是动态调用，正因为动态性，所以在运行时可以修改调用方法的指针。

• Runtime其实有两个版本: “modern” 和 “legacy”。我们现在用的 Objective-C 2.0 采用的是现行 (Modern) 版的 Runtime 系统，只能运行在 iOS 和 macOS 10.5 之后的 64 位程序中。而 maxOS 较老的32位程序仍采用 Objective-C 1 中的（早期）Legacy 版本的 Runtime 系统。这两个版本最大的区别在于当你更改一个类的实例变量的布局时，在早期版本中你需要重新编译它的子类，而现行版就不需要。

• Runtime 基本是用 C 和汇编写的，可见苹果为了动态系统的高效而作出的努力。你可以在这里下到苹果维护的开源代码。苹果和GNU各自维护一个开源的 runtime 版本，这两个版本之间都在努力的保持一致。

基础知识补充

• Class：定义Objective-C类
• Ivar：定义对象的实例变量，包括类型和名字。
• Protocol：定义正式协议。
• objc_property_t：定义属性。叫这个名字可能是为了防止和Objective-C 1.0中的用户类型冲突，那时候还没有属性。
• Method：定义对象方法或类方法。这个类型提供了方法的名字（就是选择器）、参数数量和类型，以及返回值（这些信息合起来称为方法的签名），还有一个指向代码的函数指针（也就是方法的实现）。
• SEL：定义选择器。选择器是方法名的唯一标识符。
• IMP：定义方法实现。这只是一个指向某个函数的指针，该函数接受一个对象、一个选择器和一个可变长参数列表（varargs），返回一个对象
• unsigned signed和unsigned不会改变类型长度，仅表示最高位是否为符号位，其中unsigned表示大于等于0的正数

受限于内存分配的机制，一个NSObject对象会分配16byte的内存空间，但在64位系统下只使用了8byte，在32位系统下只使用了4byte.

获取Obj-C指针所指向的内存的大小

malloc_size((__brige const void *)obj);

一个NSObject实例对象成员变量所占的大小是8byte。
获取Object对象大小方法

 Class_getInstanceSize([NSObject class])
//其本质是
size_t class_getInstanceSize(Class cls)
{
  if(!cls)return 0;
  return cls->alignedInstanceSize();
}

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看到这里。你应该对Runtime有一个初步的了解了。建议先看看Runtime的方法,在看下面的内容。这样才会容易明白实例代码的用意。请查看Runtime方法说明

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使用Runtime
1.导入头文件 #import <objc/message.h>
2.OC 解决消息机制方法提示步骤[查找build setting-> 搜索msg->objc_msgSend（YES --> NO]

Runtime最主要是消息机制，OC在编译时会转化为C，转化为: objc_msgSend(receiver, selector)，何以证明？新建一个类 MyClass，其.m文件如下：

#import "MyClass.h"
@implementation MyClass
-(instancetype)init{
    if (self = [super init]) {
        [self showUserName];
    }
    return self;
}
-(void)showUserName{
    NSLog(@"Dave Ping");
}

然后使用 clang 重写命令:

$ clang -rewrite-objc MyClass.m

然后在同一目录下会多出一个 MyClass.cpp 文件，双击打开，可以看到 init 方法已经被编译器转化为下面这样:

static instancetype _I_MyClass_init(MyClass * self, SEL _cmd) {
    if (self = ((MyClass *(*)(__rw_objc_super *, SEL))(void *)objc_msgSendSuper)((__rw_objc_super){(id)self, (id)class_getSuperclass(objc_getClass("MyClass"))}, sel_registerName("init"))) {
        ((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)self, sel_registerName("showUserName"));
    }
    return self;
}

我们要找的就是它：

((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)self, sel_registerName("showUserName"))

objc_msgSend 函数被定义在 objc/message.h 目录下，其函数原型是酱紫滴：

OBJC_EXPORT void objc_msgSend(void /* id self, SEL op, ... */ )

该函数有两个参数，一个 id 类型，一个 SEL 类型。

SEL

SEL 被定义在 objc/objc.h 目录下:

typedef struct objc_selector *SEL;

其实它就是个映射到方法的C字符串，你可以用 Objective-C 编译器命令 @selector() 或者 Runtime 系统的 sel_registerName 函数来获得一个 SEL 类型的方法选择器。简单来说就是方法名称

id

与 SEL 一样，id 也被定义在 objc/objc.h 目录下：

typedef struct objc_object *id;

id 是一个结构体指针类型，它可以指向 Objective-C 中的任何对象。objc_object 结构体定义如下:

struct objc_object { Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;};

我们通常所说的对象，就长这个样子，这个结构体只有一个成员变量 isa，对象可以通过 isa 指针找到其所属的类。isa 是一个 Class 类型的成员变量，那么 Class 又是什么呢？

isa 等价于 isKindOf方法

• 实例对象 isa 指向类对象
• 类对象指 isa 向元类对象
• 元类对象的 isa 指向元类的基类

isa 有两种类型

• 纯指针：指向内存地址
• NON_POINTER_ISA：除了内存地址，还存有一些其他信息

Class

Class 也是一个结构体指针类型：

typedef struct objc_class *Class;

objc_class 结构体是酱紫滴:

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
} OBJC2_UNAVAILABLE;

我们通常说的类就长这样子：

• Class : Objective-C类是由Class类型来表示的，它实际上是一个指向objc_class结构体的指针
• 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。
• name：是类名。
• 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，它可以让我们识别出不同类定义版本中实例变量布局的改变。
• info：是类的详情。
• instance_size：是该类的实例对象的大小。
• ivars：指向该类的成员变量列表。
• methodLists：指向该类的实例方法列表，它将方法选择器和方法实现地址联系起来。methodLists 是指向 ·objc_method_list 指针的指针，也就是说可以动态修改 *methodLists 的值来添加成员方法，这也是 Category 实现的原理，同样解释了 Category 不能添加属性的原因。
• cache：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，很多方法其实很少用或者根本用不上。这种情况下，如果每次消息来时，我们都是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，才去methodLists中查找方法。这样，对于那些经常用到的方法的调用，但提高了调用的效率。
• protocols：指向该类的协议列表。

objc_object与id

struct objc_object {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};
 
typedef struct objc_object *id;

可以看到，这个结构体只有一个字体，即指向其类的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。找到后即运行这个方法。

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。

另外还有我们常见的id，它是一个objc_object结构类型的指针。它的存在可以让我们实现类似于C++中泛型的一些操作。该类型的对象可以转换为任何一种对象，有点类似于C语言中void *指针类型的作用。

** objc_cache**
上面提到了objc_class结构体中的cache字段，它用于缓存调用过的方法。这个字段是一个指向objc_cache结构体的指针，其定义如下：

struct objc_cache {
    unsigned int mask /* total = mask + 1 */                 OBJC2_UNAVAILABLE;
    unsigned int occupied                                    OBJC2_UNAVAILABLE;
    Method buckets[1]                                        OBJC2_UNAVAILABLE;
};

• mask：一个整数，指定分配的缓存bucket的总数。在方法查找过程中，Objective-C runtime使用这个字段来确定开始线性查找数组的索引位置。指向方法selector的指针与该字段做一个AND位操作(index = (mask & selector))。这可以作为一个简单的hash散列算法。

• occupied：一个整数，指定实际占用的缓存bucket的总数。

• buckets：指向Method数据结构指针的数组。这个数组可能包含不超过mask+1个元素。需要注意的是，指针可能是NULL，表示这个缓存bucket没有被占用，另外被占用的bucket可能是不连续的。这个数组可能会随着时间而增长

元类(Meta Class)

例：

NSArray *array = [NSArray array];

• 这个例子中，+array消息发送给了NSArray类，而这个NSArray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。那么这些就有一个问题了，这个isa指针指向什么呢？为了调用+array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类方法。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。这样就形成了一个完美的闭环。

IMP
IMP就是Implementation的缩写，顾名思义，它是指向一个方法实现的指针，每一个方法都有一个对应的IMP，所以，我们可以直接调用方法的IMP指针，来避免方法调用死循环的问题。

IMP的定义如下：

if !OBJC_OLD_DISPATCH_PROTOTYPES
typedef void (*IMP)(void /* id, SEL, ... */ ); 
else
typedef id (*IMP)(id, SEL, ...); 
endif

实际上直接调用一个方法的IMP指针的效率是高于调用方法本身的，所以，如果你有一个合适的时机获取到方法的IMP的话，你可以试着调用它。

objc_msgSend说明

OBJC_EXPORT void objc_msgSend(void /* id self, SEL op, ... */ )

首先，Runtime 系统会把方法调用转化为消息发送，即 objc_msgSend，并且把方法的调用者，和方法选择器，当做参数传递过去.

此时，方法的调用者会通过 isa 指针来找到其所属的类，然后在 cache 或者 methodLists 中查找该方法，找得到就跳到对应的方法去执行。

如果在类中没有找到该方法，则通过 super_class 往上一级超类查找（如果一直找到 NSObject 都没有找到该方法的话，这种情况，我们放到后面消息转发的时候再说）。

前面我们说 methodLists 指向该类的实例方法列表，实例方法即-方法，那么类方法（+方法）存储在哪儿呢？类方法被存储在元类中，Class 通过 isa 指针即可找到其所属的元类。

指针

上图实线是 super_class 指针，虚线是 isa 指针。根元类的超类是NSObject，而 isa 指向了自己。NSObject 的超类为 nil，也就是它没有超类。

前面我们使用 clang 重写命令，看到 Runtime 是如何将方法调用转化为消息发送的。我们也可以依样画葫芦，来学习使用一下 objc_msgSend。新建一个类 TestClass，添加如下方法：

-(void)showAge{
    NSLog(@"24");
}
-(void)showName:(NSString *)aName{
    NSLog(@"name is %@",aName);
}
-(void)showSizeWithWidth:(float)aWidth andHeight:(float)aHeight{
    NSLog(@"size is %.2f * %.2f",aWidth, aHeight);
}
-(float)getHeight{
    return 187.5f;
}
-(NSString *)getInfo{
    return @"Hi, my name is Dave Ping, I'm twenty-four years old in the year, I like apple, nice to meet you.";
}

我们可以像下面这样，使用 objc_msgSend 依次调用这些方法：

Class *objct = NSClassFromStrin[@"TestClass"];
((void (*) (id, SEL)) objc_msgSend) (objct, sel_registerName("showAge"));
((void (*) (id, SEL, NSString *)) objc_msgSend) (objct, sel_registerName("showName:"), @"Dave Ping");
((void (*) (id, SEL, float, float)) objc_msgSend) (objct, sel_registerName("showSizeWithWidth:andHeight:"), 110.5f, 200.0f);
float f = ((float (*) (id, SEL)) objc_msgSend_fpret) (objct, sel_registerName("getHeight"));
NSLog(@"height is %.2f",f);
NSString *info = ((NSString* (*) (id, SEL)) objc_msgSend) (objct, sel_registerName("getInfo"));
NSLog(@"%@",info);

也许你已经注意到，objc_msgSend 在使用时都被强制转换了一下，这是因为 objc_msgSend 函数可以hold住各种不同的返回值以及多个参数，但默认情况下是没有参数和返回值的。如果我们把调用 showAge 方法改成这样:

objc_msgSend(objct, sel_registerName("showAge"));

Xcode 就会报错:

Too many arguments to function call, expected 0, have 2.

objc_msgSendSuper
编译器会根据情况在 objc_msgSend，objc_msgSend_stret，objc_msgSendSuper，objc_msgSendSuper_stret 或 objc_msgSend_fpret 五个方法中选择一个来调用。如果消息是传递给超类，那么会调用 objc_msgSendSuper 方法，如果消息返回值是数据结构，就会调用 objc_msgSendSuper_stret 方法，如果返回值是浮点数，则调用 objc_msgSend_fpret 方法。

这里我们重点说一下 objc_msgSendSuper，objc_msgSendSuper 函数原型如下：

OBJC_EXPORT void objc_msgSendSuper(void /* struct objc_super *super, SEL op, ... */ )

当我们调用 [super selector] 时，Runtime 会调用 objc_msgSendSuper 方法，objc_msgSendSuper 方法有两个参数，super 和 op，Runtime 会把 selector 方法选择器赋值给 op。而 super 是一个 objc_super 结构体指针，objc_super 结构体定义如下：

struct objc_super {
    /// Specifies an instance of a class.
    __unsafe_unretained id receiver;
    /// Specifies the particular superclass of the instance to message.
#if !defined(__cplusplus)  &&  !__OBJC2__
    /* For compatibility with old objc-runtime.h header */
    __unsafe_unretained Class class;
#else
    __unsafe_unretained Class super_class;
#endif
    /* super_class is the first class to search */
};

Runtime 会创建一个 objc_spuer 结构体变量，将其地址作为参数（super）传递给 objc_msgSendSuper，并且将 self 赋值给 receiver：super—>receiver=self.

举个栗子，问下面的代码输出什么：

@implementation Son : Father
- (id)init
{
    self = [super init];
    if (self)
    {
        NSLog(@"%@", NSStringFromClass([self class]));
        NSLog(@"%@", NSStringFromClass([super class]));
    }
    return self;
}
@end

答案是全部输出 Son。

使用 clang 重写命令，发现上述代码被转化为:

NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_gm_0jk35cwn1d3326x0061qym280000gn_T_main_a5cecc_mi_0, NSStringFromClass(((Class (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)self, sel_registerName("class"))));
NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_gm_0jk35cwn1d3326x0061qym280000gn_T_main_a5cecc_mi_1, NSStringFromClass(((Class (*)(__rw_objc_super *, SEL))(void *)objc_msgSendSuper)((__rw_objc_super){ (id)self, (id)class_getSuperclass(objc_getClass("Son")) }, sel_registerName("class"))));

当调用 [super class] 时，会转换成 objc_msgSendSuper 函数：

• 第一步先构造 objc_super 结构体，结构体第一个成员就是 self。第二个成员是 (id)class_getSuperclass(objc_getClass(“Son”)).

第二步是去 Father 这个类里去找 - (Class)class，没有，然后去 NSObject 类去找，找到了。最后内部是使用 objc_msgSend(objc_super->receiver, @selector(class)) 去调用，此时已经和 [self class] 调用相同了，所以两个输出结果都是 Son。

Associated对象关联
对象关联允许开发者对已经存在的类在 Category 中添加自定义的属性：

OBJC_EXPORT void objc_setAssociatedObject(id object, const void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy) __OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_6, __IPHONE_3_1);

• object 是源对象

• value 是被关联的对象

• key 是关联的键，objc_getAssociatedObject 方法通过不同的 key 即可取出对应的被关联对象

• policy 是一个枚举值，表示关联对象的行为，从命名就能看出各个枚举值的含义：

typedef OBJC_ENUM(uintptr_t, objc_AssociationPolicy) {
   OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0,           /** 指定对关联对象的弱引用. */
   OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1, /** 指定对关联对象的强引.不是atomically */
   OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3,   /** 指定复制的关联对象.*   不是 atomically. */
   OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401,       /** 指定对关联对象的强引用.*   是 atomically. */
   OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403          /** 指定复制的关联对象. *   是 atomically. */
};

要取出被关联的对象使用 objc_getAssociatedObject 方法即可，要删除一个被关联的对象，使用 objc_setAssociatedObject 方法将对应的 key 设置成 nil 即可：

objc_setAssociatedObject(self, associatedKey, nil, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);

objc_removeAssociatedObjects 方法将会移除源对象中所有的关联对象.

举个栗子，假如我们要给 UIButton 添加一个监听单击事件的 block 属性，新建 UIButton 的 Category，其.m文件如下：

#import "UIButton+ClickBlock.h"
#import static const void *associatedKey = "associatedKey";
@implementation UIButton (ClickBlock)
//Category中的属性，只会生成setter和getter方法，不会生成成员变量
-(void)setClick:(clickBlock)click{
    /* 建立click的关联，暗号为associatedKey */
    objc_setAssociatedObject(self, associatedKey, click, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
    /* 先移除监听，防止重复监听 */
    [self removeTarget:self action:@selector(buttonClick) forControlEvents:UIControlEventTouchUpInside];
    /* 判断是否实现了click，没有实现就不用注册 */
    if (click) {
    /* 注册监听 */
        [self addTarget:self action:@selector(buttonClick) forControlEvents:UIControlEventTouchUpInside];
    }
}
-(clickBlock)click{
    /* 当使用click属性时，直接获取关联对象当click，相当于button.click使用时获取当对象就关联对象 */
    return objc_getAssociatedObject(self, associatedKey);
}
-(void)buttonClick{
    /* 收到监听消息后回调到click对象中 */
    if (self.click) {
        self.click();
    }
}
@end

然后在代码中，就可以使用 UIButton 的属性来监听单击事件了:

UIButton *button = [UIButton buttonWithType:UIButtonTypeCustom];
button.frame = self.view.bounds;
[self.view addSubview:button];
button.click = ^{
    NSLog(@"buttonClicked");
};

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Runtime案例使用

自动归档

一般到归档写法时这样的：

- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder{
    [aCoder encodeObject:self.name forKey:@"name"];
    [aCoder encodeObject:self.ID forKey:@"ID"];
}
- (id)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder{
    if (self = [super init]) {
        self.ID = [aDecoder decodeObjectForKey:@"ID"];
        self.name = [aDecoder decodeObjectForKey:@"name"];
    }
    return self;
}

那么问题来了，如果当前 Model 有100个属性的话，就需要写100行这种代码：

[aCoder encodeObject:self.name forKey:@"name"];

想想都头疼，通过 Runtime 我们就可以轻松解决这个问题：

1.使用 class_copyIvarList 方法获取当前 Model 的所有成员变量.

2.使用 ivar_getName 方法获取成员变量的名称.

3.通过 KVC 来读取 Model 的属性值（encodeWithCoder:），以及给 Model 的属性赋值（initWithCoder:）.

举个栗子，新建一个 Model 类，其.m文件如下

#import "TestModel.h"
#import #import @implementation TestModel
- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder{
   unsigned int outCount = 0;
   Ivar *vars = class_copyIvarList([self class], &outCount);
   for (int i = 0; i < outCount; i ++) {
       Ivar var = vars[i];
       const char *name = ivar_getName(var);
       NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];
       // 注意kvc的特性是，如果能找到key这个属性的setter方法，则调用setter方法
       // 如果找不到setter方法，则查找成员变量key或者成员变量_key，并且为其赋值
       // 所以这里不需要再另外处理成员变量名称的“_”前缀
       id value = [self valueForKey:key];
       [aCoder encodeObject:value forKey:key];
   }
}
- (nullable instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder{
   if (self = [super init]) {
       unsigned int outCount = 0;
       Ivar *vars = class_copyIvarList([self class], &outCount);
       for (int i = 0; i < outCount; i ++) {
           Ivar var = vars[i];
           const char *name = ivar_getName(var);
           NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];
           id value = [aDecoder decodeObjectForKey:key];
           [self setValue:value forKey:key];
       }
   }
   return self;
}
@end

Ivar 定义对象的实例变量，包括类型和名字
是objc_ivar的指针，包含变量名，变量类型等成员。ivars是一个数组，数组中每个元素是指向Ivar(变量信息)的指针

• Ivar定义：

typedef objc_ivar * Ivar;

• Ivar结构体：

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

• Ivar的相关操作

//获取Ivar的名称
  const char *ivar_getName(Ivar v);
  //获取Ivar的类型编码,
  const char *ivar_getTypeEncoding(Ivar v)
  //通过变量名称获取类中的实例成员变量
  Ivar class_getInstanceVariable(Class cls, const char *name)
  //通过变量名称获取类中的类成员变量
  Ivar class_getClassVariable(Class cls, const char *name)
  //获取指定类的Ivar列表及Ivar个数
  Ivar *class_copyIvarList(Class cls, unsigned int *outCount)
  //获取实例对象中Ivar的值
  id object_getIvar(id obj, Ivar ivar) 
  //设置实例对象中Ivar的值
  void object_setIvar(id obj, Ivar ivar, id value)

字典转模型

一般的字典转模型是这样滴：

-(instancetype)initWithDictionary:(NSDictionary *)dict{
    if (self = [super init]) {
        self.age = dict[@"age"];
        self.name = dict[@"name"];
    }
    return self;
}

可想而知，遇到的问题跟归档时候一样（后来使用MJExtension），这里我们稍微来学习一下其中原理，字典转模型的时候：

1.根据字典的 key 生成 setter 方法

2.使用 objc_msgSend 调用 setter 方法为 Model 的属性赋值（或者 KVC）

模型转字典的时候：

1.调用 class_copyPropertyList 方法获取当前 Model 的所有属性

2.调用 property_getName 获取属性名称

3.根据属性名称生成 getter 方法

4.使用 objc_msgSend 调用 getter 方法获取属性值（或者 KVC）

代码如下：

#import "NSObject+KeyValues.h"
#import #import @implementation NSObject (KeyValues)

//字典转模型
+(id)objectWithKeyValues:(NSDictionary *)aDictionary{
    /* 创建model */
    id objc = [[self alloc] init];
    /* 遍历字典里所有的key */
    for (NSString *key in aDictionary.allKeys) {
        /* 取出key里的值 */
        id value = aDictionary[key];
        /*根据key在self中获取该key的属性指针property，判断当前属性是不是Model的*/
        objc_property_t property = class_getProperty(self, key.UTF8String);
        /* outCount存放你定义属性的个数 */
        unsigned int outCount = 0;
        /* 根据指针动态取出对象所有属性 */
        objc_property_attribute_t *attributeList = property_copyAttributeList(property, &outCount);
        /* 取出对象首个属性 */
        objc_property_attribute_t attribute = attributeList[0];
        /* 取出属性值 */
        NSString *typeString = [NSString stringWithUTF8String:attribute.value];
        /* 判断取出的属性类型是否是当前这个model类 */
        if ([typeString isEqualToString:[NSString stringWithFormat:@"@\"%@\"",self.class]]) {
          /* 如果model中有一个属性就是也是model，即嵌套model。就遍历一次属性model  */
            value = [self objectWithKeyValues:value];
        }
        /**********************/
        //生成setter方法，并用objc_msgSend调用
        NSString *methodName = [NSString stringWithFormat:@"set%@%@:",[key substringToIndex:1].uppercaseString,[key substringFromIndex:1]];
        /* 获取方法名 */
        SEL setter = sel_registerName(methodName.UTF8String);
        /* 判断是否有该方法名 */
        if ([objc respondsToSelector:setter]) {
            /* 如果有就发送消息到该方法 */
            ((void (*) (id,SEL,id)) objc_msgSend) (objc,setter,value);
        }
    }
    return objc;
}
//模型转字典
-(NSDictionary *)keyValuesWithObject{
    /* outCount存放你定义属性的个数 */
    unsigned int outCount = 0;
    /* 取出模型中所有到属性指针，并获取属性个数 */
    objc_property_t *propertyList = class_copyPropertyList([self class], &outCount);
    /* 创建一个字典 */
    NSMutableDictionary *dict = [NSMutableDictionary dictionary];
    /* 根据属性数量遍历 */
    for (int i = 0; i < outCount; i ++) {
        /* 取出每个属性指针 */
        objc_property_t property = propertyList[i];
        //生成getter方法，并用objc_msgSend调用
        const char *propertyName = property_getName(property);
        /* 获取方法名 */
        SEL getter = sel_registerName(propertyName);
        /* 判断是否存在该方法 */
        if ([self respondsToSelector:getter]) {
            /* 如果存在就从该方法获取值 */
            id value = ((id (*) (id,SEL)) objc_msgSend) (self,getter);
            /*判断当前属性是不是Model*/
            if ([value isKindOfClass:[self class]] && value) {
                /* 如果是就在遍历一次属性model */
                value = [value keyValuesWithObject];
            }
            /**********************/
            /* 判断是否有值 */
            if (value) {
                /* 获取属性名称到字符串 */
                NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:propertyName];
              /* 存值 */
                [dict setObject:value forKey:key];
            }
        }
    }
    return dict;
}
@end

字典转模型中的知识点补充

• objc_property_t ：属性指针
  类型：

typedef struct property_t *objc_property_t;

@property 标记了类中的属性，这个不必多说大家都很熟悉，它是一个指向objc_property 结构体的指针.可以通过 class_copyPropertyList 和 protocol_copyPropertyList 方法来获取类和协议中的属性

objc_property_t *class_copyPropertyList(Class cls, unsigned int *outCount)
objc_property_t *protocol_copyPropertyList(Protocol *proto, unsigned int *outCount)

返回类型为指向指针的指针，哈哈，因为属性列表是个数组，每个元素内容都是一个 objc_property_t 指针，而这两个函数返回的值是指向这个数组的指针。
可以用 property_getName 函数来查找属性名称：

const char *property_getName(objc_property_t property)

可以用class_getProperty 和 protocol_getProperty通过给出的名称来在类和协议中获取属性的引用：

objc_property_t class_getProperty(Class cls, const char *name)
objc_property_t protocol_getProperty(Protocol *proto, const char *name, BOOL isRequiredProperty, BOOL isInstanceProperty)

可以用property_getAttributes函数来发掘属性的名称和@encode类型字符串：

const char *property_getAttributes(objc_property_t property)

对比下 class_copyIvarList 函数，使用 class_copyPropertyList 函数只能获取类的属性，而不包含成员变量。但此时获取的属性名是不带下划线的。

• objc_property_attribute_t:属性指针对象的列表
  objc_property_attribute_t的value和name

常用attribute	name	value
nonatomic	"N"	""
strong/retain	"&"	""
weak	"W"	""
属性的类型type	"T"	"@TypeName", eg"@"NSString""
属性对应的实例变量Ivar	"V"	"Ivar_name", eg "_name"
readonly	"R"	""
getter	"G"	"GetterName", eg"isRight"
setter	"S"	"SetterName", eg"setName"
assign/atomic	默认即为assign和retain

动态方法解析

如果某个对象调用了不存在的方法时会怎么样，一般情况下程序会crash，错误信息类似下面这样：

unrecognized selector sent to instance 0x7fd0a141afd0

但是在程序crash之前，Runtime 会给我们动态方法解析的机会，消息发送的步骤大致如下：

• 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,如果 cache 找不到就找一下方法分发表

• 4.如果分发表找不到就到超类的分发表去找，一直找，直到找到NSObject类为止
  如果还找不到就要开始进入消息转发了，消息转发的大致过程如图：

  
  消息转发

• 1.进入 resolveInstanceMethod:方法，指定是否动态添加方法。若返回NO，则进入下一步，若返回YES，则通过 class_addMethod 函数动态地添加方法，消息得到处理，此流程完毕。
• 2.resolveInstanceMethod: 方法返回 NO 时，就会进入 forwardingTargetForSelector:方法，这是 Runtime 给我们的第二次机会，用于指定哪个对象响应这个 selector。返回nil，进入下一步，返回某个对象，则会调用该对象的方法。
• 3.若 forwardingTargetForSelector: 返回的是nil，则我们首先要通过 methodSignatureForSelector:来指定方法签名，返回nil，表示不处理，若返回方法签名，则会进入下一步。
• 4.当第 methodSignatureForSelector: 方法返回方法签名后，就会调用 forwardInvocation: 方法，我们可以通过 anInvocation 对象做很多处理，比如修改实现方法，修改响应对象等。如果到最后，消息还是没有得到响应，程序就会crash

未完待续...