探究Category本质

细致的看了下Category的东西，记录一下。

Category用途：
1.进行类扩展
2.hook一个方法
3.重写已有类中的一个方法

跟着代码走不会错。
首先创建三个类分别是Person，Person+eat,Person+sleep。

//1 Person
@interface Person : NSObject
- (void)run;
@end

//2 Person+eat
@interface Person (eat)
- (void)eat;
@end

//3 Person+sleep
@interface Person (sleep)
- (void)sleep;
@end

cpp 重写 Person+eat 代码
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc Person+eat.m -o Person+eat-arm64.cpp
可以看到Category类的结构：

struct _category_t {
    const char *name;
    struct _class_t *cls;
    const struct _method_list_t *instance_methods;
    const struct _method_list_t *class_methods;
    const struct _protocol_list_t *protocols;
    const struct _prop_list_t *properties;
};

发现有一个 struct _category_t 类型的 _OBJC_$_CATEGORY_Person_$_eat

static struct _category_t _OBJC_$_CATEGORY_Person_$_eat __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = 
{
    "Person",
    0, // &OBJC_CLASS_$_Person,
    (const struct _method_list_t *)&_OBJC_$_CATEGORY_INSTANCE_METHODS_Person_$_eat,
    0,
    0,
    0,
};

由于我只写了一个对象方法，所以变量中只有 _method_list_t

然后我们看看Category的源码：
https://opensource.apple.com/tarballs/ 找到 objc4,下载源码。

struct category_t {
    const char *name;
    classref_t cls;
    struct method_list_t *instanceMethods;
    struct method_list_t *classMethods;
    struct protocol_list_t *protocols;
    struct property_list_t *instanceProperties;
    // Fields below this point are not always present on disk.
    struct property_list_t *_classProperties;

    method_list_t *methodsForMeta(bool isMeta) {
        if (isMeta) return classMethods;
        else return instanceMethods;
    }

    property_list_t *propertiesForMeta(bool isMeta, struct header_info *hi);
};

代码结构 和 cpp 重写的略有不同

结构看接口大概就知道什么意思，类名，对象方法列表，类对象方法列表，协议列表等等。

然后我们深入去看，类别如何将方法，属性合并到已有类中的。
1.objc-os.mm 文件
2.map_images方法
3.map_images_nolock方法
4._read_images方法
5.remethodizeClass 重新组织方法

static void remethodizeClass(Class cls)
{
    category_list *cats;
    bool isMeta;
    runtimeLock.assertWriting();
    isMeta = cls->isMetaClass();
    // Re-methodizing: check for more categories
    if ((cats = unattachedCategoriesForClass(cls, false/*not realizing*/))) {
        if (PrintConnecting) {
            _objc_inform("CLASS: attaching categories to class '%s' %s", 
                         cls->nameForLogging(), isMeta ? "(meta)" : "");
        }
        
        attachCategories(cls, cats, true /*flush caches*/);        
        free(cats);
    }
}

点击 attachCategories 进入到方法中

static void 
attachCategories(Class cls, category_list *cats, bool flush_caches)
{
    if (!cats) return;
    if (PrintReplacedMethods) printReplacements(cls, cats);

    bool isMeta = cls->isMetaClass();

    // fixme rearrange to remove these intermediate allocations
    //二维数组 [[method_t,method_t],[method_t,method_t]]
    method_list_t **mlists = (method_list_t **)
        malloc(cats->count * sizeof(*mlists));
    property_list_t **proplists = (property_list_t **)
        malloc(cats->count * sizeof(*proplists));
    protocol_list_t **protolists = (protocol_list_t **)
        malloc(cats->count * sizeof(*protolists));

    // Count backwards through cats to get newest categories first
    int mcount = 0;
    int propcount = 0;
    int protocount = 0;
    int i = cats->count;
    bool fromBundle = NO;
    while (i--) {//最后的分类，优先放到方法前面
        //取出某个分类
        auto& entry = cats->list[i];

        method_list_t *mlist = entry.cat->methodsForMeta(isMeta);
        if (mlist) {
            mlists[mcount++] = mlist;
            fromBundle |= entry.hi->isBundle();
        }

        property_list_t *proplist = 
            entry.cat->propertiesForMeta(isMeta, entry.hi);
        if (proplist) {
            proplists[propcount++] = proplist;
        }

        protocol_list_t *protolist = entry.cat->protocols;
        if (protolist) {
            protolists[protocount++] = protolist;
        }
    }

    //得到类对象的数据
    auto rw = cls->data();

    prepareMethodLists(cls, mlists, mcount, NO, fromBundle);
    
    //将所有分类的方法，附加到我们的类方法列表中
    rw->methods.attachLists(mlists, mcount);
    free(mlists);
    if (flush_caches  &&  mcount > 0) flushCaches(cls);

    rw->properties.attachLists(proplists, propcount);
    free(proplists);

    rw->protocols.attachLists(protolists, protocount);
    free(protolists);
}

有详细的注释，主要注意的地方：
while (i--) 说明是后面的category 方法列表 先放到mlists数组里，cats->list顺序与 compile soure 的编译顺序相关。说明最后的分类，优先放到方法前面。

进入到 rw->methods.attachLists(mlists, mcount); 方法中，源码如下：

void attachLists(List* const * addedLists, uint32_t addedCount) {
    if (addedCount == 0) return;

    //addedCount 分类个数
    if (hasArray()) {
        // many lists -> many lists
        uint32_t oldCount = array()->count;
        uint32_t newCount = oldCount + addedCount;
        //realloc 重新创建 array()，大小是 类中原来的方法列表数量+categoory方法列表数量
        setArray((array_t *)realloc(array(), array_t::byteSize(newCount)));
        array()->count = newCount;
        //移动，将原来的方法列表移动到后面，移动了addedCount，相当于把分类方法列表的位置给空出来，其实index是
        memmove(array()->lists + addedCount, array()->lists, 
                oldCount * sizeof(array()->lists[0]));
        //将分类方法列表，拷贝到数组中，起始是0
        memcpy(array()->lists, addedLists, 
               addedCount * sizeof(array()->lists[0]));
        
    }
}

很关键的两个点：memmove,memcpy

memmove : [3,4,2,1] - > 右移2位 - > [3,4,3,4]。
可以完整的挪动3和4
memcpy:[3,4,2,1] - > 右移2位 - > [3,3,3,1]。
3移动到4，4位置变成3，4位置的3再移动到2位置，2位置的元素变成3，因此memcpy 会丢失原有的元素。

综上总结一下：
1.Category本质是个_category_t结构体
2.Category通过runtime动态将分类的方法合并到类对象、元类对象中
3.合并方法时，realloc 重新创建 array() （二维数组**method_lists），首先将原来的方法列表移动到后面，把Category的方法列表位置空出来，然后将Category_list的方法列表拷贝到array() 中。
4.Category_list 的顺序，与 commplie source 顺序有关。
5.对于同一个方法后加入的类别会覆盖先加入的类别中和类中的方法