上一章中主要写到runtime中类的实现，这一章我想主要写一下关于runtime中类的一些相关操作。
一、成员变量与属性的操作
1.基础数据类型
先回顾一下class的定义
#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;
class结构体中存储了ivars，methodLists，protocols。这三个结构体中分别存放了这个类包含的成员变量，成员方法，协议。
Ivar
Ivar是表示实例变量的类型，其实际是一个指向objc_ivar结构体的指针，其定义如下：
typedef struct objc_ivar *Ivar;
struct objc_ivar {
char *ivar_name OBJC2_UNAVAILABLE; // 变量名
char *ivar_type OBJC2_UNAVAILABLE; // 变量类型
int ivar_offset OBJC2_UNAVAILABLE; // 基地址偏移字节
#ifdef __LP64__
int space OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
}
objc_property_t
objc_property_t是表示Objective-C声明的属性的类型，其实际是指向objc_property结构体的指针，其定义如下：
typedef struct objc_property *objc_property_t;
objc_property_attribute_t
objc_property_attribute_t定义了属性的特性(attribute)，它是一个结构体，定义如下：
typedef struct {
const char *name; // 特性名
const char *value; // 特性值
} objc_property_attribute_t;
2.成员变量相关操作函数
// 获取类中指定名称实例成员变量的信息
Ivar class_getInstanceVariable ( Class cls, const char *name );
// 获取类成员变量的信息
Ivar class_getClassVariable ( Class cls, const char *name );
// 添加成员变量
BOOL class_addIvar ( Class cls, const char *name, size_t size, uint8_t alignment, const char *types );
// 获取整个成员变量列表
Ivar * class_copyIvarList ( Class cls, unsigned int *outCount );
测试个例子
@interface SuperClass : NSObject {
NSString *name;
}
@property (nonatomic, strong) NSString *age;
@end
- (void)testRuntimeIvar {
// SuperClass *p = [SuperClass new];
unsigned int count = 0; //count记录变量的数量
// 获取类的所有成员变量
Ivar *members = class_copyIvarList([SuperClass class], &count);
for (int i = 0; i < count; i++) {
Ivar ivar = members[i];
// 取得变量名并转成字符串类型
const char *memberName = ivar_getName(ivar);
NSLog(@"变量名 = %s",memberName);
}
// 获取类的所有成员属性
objc_property_t *properties =class_copyPropertyList([SuperClass class], &count);
for (int i = 0; i<count; i++)
{
objc_property_t property = properties[i];
const char* char_f =property_getName(property);
NSString *propertyName = [NSString stringWithUTF8String:char_f];
NSLog(@"属性名 = %@",propertyName);
}
free(members);
free(properties);
}
打印结果
变量名 = _name
变量名 = _age
属性名 = age
补充：我也想测试class_addIvar这个方法
class_addIvar([SuperClass class], "_test", sizeof(id), log2(sizeof(id)), "@")
但失败了，我看了一下文档@note This function may only be called after objc_allocateClassPair and before objc_registerClassPair.好像这个方法必须写在objc_allocateClassPair和objc_registerClassPair之间才有效。
3.属性操作函数
// 获取指定的属性
objc_property_t class_getProperty ( Class cls, const char *name );
// 获取属性列表
objc_property_t * class_copyPropertyList ( Class cls, unsigned int *outCount );
// 为类添加属性
BOOL class_addProperty ( Class cls, const char *name, const objc_property_attribute_t *attributes, unsigned int attributeCount );
// 替换类的属性
void class_replaceProperty ( Class cls, const char *name, const objc_property_attribute_t *attributes, unsigned int attributeCount );
这一种方法也是针对ivar来操作的，不过它只操作那些property的值，包括扩展中的property。
/**
* 添加property
*/
objc_property_attribute_t attribute1 = {"T", "@\"NSString\""};
objc_property_attribute_t attribute2 = {"C", ""};
objc_property_attribute_t attribute3 = {"N", ""};
objc_property_attribute_t attribute4 = {"V", "_lcg"};
objc_property_attribute_t attributesList[] = {attribute1, attribute2, attribute3, attribute4};
if(class_addProperty([SuperClass class], "lcg", attributesList, 4)) {
NSLog(@"add property success!");
}
else {
NSLog(@"add property failure!");
}
/**
* 打印property的name和property_attribute_t
*/
unsigned int outCount;
objc_property_t *propertyList = class_copyPropertyList([SuperClass class], &outCount);
for (unsigned int i = 0; i < outCount; i++) {
objc_property_t property = propertyList[i];
const char *propertyName = property_getName(property);
const char *attribute = property_getAttributes(property);
NSLog(@"propertyName: %s, attribute: %s", propertyName, 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(attributeList);
}
free(propertyList);
上面代码有几个知识点需要说一下：
(1) 其中property_attribute的相关内容需要说明下。
property_attribute为T@”NSString”,&,N,V_exprice时：
T 是固定的，放在第一个
@”NSString” 代表这个property是一个字符串对象
& 代表强引用，其中与之并列的是：’C’代表Copy，’&’代表强引用，’W’表示weak，assign为空，默认为assign。
N 区分的nonatomic和atomic，默认为atomic，atomic为空，’N’代表是nonatomic
V_exprice V代表变量，后面紧跟着的是成员变量名，代表这个property的成员变量名为_exprice。
property_attribute为T@”NSNumber”,R,N,V_yearsOld时：
T 是固定的，放在第一个
@”NSNumber” 代表这个property是一个NSNumber对象
R 代表readOnly属性，readwrite时为空
N 区分的nonatomic和atomic，默认为atomic，atomic为空，’N’代表是nonatomic
V_yearsOld V代表变量，后面紧跟着的是成员变量名，代表这个property的成员变量名为_yearsOld。
使用例子参考：http://www.tuicool.com/articles/aY3Ujii官方参考：Property Type
（2） 添加property，property_attribute_t是一个结构体，没有具体创建的方法，我们就只能使用{}这样结构体直接赋值过去。而且，添加property成功之后，它并不会生成实例属性、setter方法和getter方法。如果要真正调用的话，还需要我们自己添加对应的setter和getter方法。详情使用请见：http://blog.csdn.net/meegomeego/article/details/18356169
4.协议相关操作
// 添加协议
BOOL class_addProtocol ( Class cls, Protocol *protocol );
// 返回类是否实现指定的协议
BOOL class_conformsToProtocol ( Class cls, Protocol *protocol );
// 返回类实现的协议列表
Protocol * class_copyProtocolList ( Class cls, unsigned int *outCount );
测试例子
//添加协议
Protocol *p = @protocol(StudentDataSource);
if(class_addProtocol([SuperClass class], p)) {
NSLog(@"添加协议成功!");
}
else {
NSLog(@"添加协议失败!");
}
//判断是否实现了指定的协议
if(class_conformsToProtocol([SuperClass class], p)) {
NSLog(@"遵循 %s协议", protocol_getName(p));
}
else {
NSLog(@"不遵循 %s协议", protocol_getName(p));
}
//获取类的协议列表
unsigned int outCount;
Protocol * __unsafe_unretained *protocolList = class_copyProtocolList([SuperClass class], &outCount);
for (unsigned int i = 0; i < outCount; i++) {
Protocol *protocol = protocolList[i];
const char *name = protocol_getName(protocol);
NSLog(@"%s", name);
}
free(protocolList);
注意：这里我们需要先声明一个协议
@protocol StudentDataSource <NSObject>
@end
5.动态创建类和对象
动态创建类涉及的函数
// 创建一个新类和元类
Class objc_allocateClassPair ( Class superclass, const char *name, size_t extraBytes );
// 销毁一个类及其相关联的类
void objc_disposeClassPair ( Class cls );
// 在应用中注册由objc_allocateClassPair创建的类
void objc_registerClassPair ( Class cls );
注意：objc_disposeClassPair只能销毁由objc_allocateClassPair创建的类，当有实例存在或者它的子类存在时，调用这个函数会抛出异常。
测试例子：
Class cls = objc_allocateClassPair([NSObject class], "Teacher", 0);
//添加成员变量，只能在运行时创建类添加，并且是在objc_allocateClassPair与objc_registerClassPair之间
if(class_addIvar(cls, "_level", sizeof(id), log2(sizeof(id)), "@\"NSString\"")) {
NSLog(@"添加_level成员变量成功");
}
else {
NSLog(@"添加_level成员变量失败");
}
objc_registerClassPair(cls);
/**
* 当有实例存在不能销毁类，所以讲代码放到里面
*/
{
//创建对象
SuperClass *p = [[cls alloc] init];
NSLog(@"%@", [p class]);
//设置值
[p setValue:@"高级讲师" forKey:@"level"];
NSString *level = [p valueForKey:@"level"];
NSLog(@"level: %@", level);
}
//销毁类，当有实例存在的时候是不能销毁类
objc_disposeClassPair(cls);
6.实例操作相关函数
// 返回指定对象的一份拷贝
id object_copy ( id obj, size_t size );
// 释放指定对象占用的内存
id object_dispose ( id obj );
// 修改类实例的实例变量的值
Ivar object_setInstanceVariable ( id obj, const char *name, void *value );
// 获取对象实例变量的值
Ivar object_getInstanceVariable ( id obj, const char *name, void **outValue );
// 返回指向给定对象分配的任何额外字节的指针
void * object_getIndexedIvars ( id obj );
// 返回对象中实例变量的值
id object_getIvar ( id obj, Ivar ivar );
// 设置对象中实例变量的值
void object_setIvar ( id obj, Ivar ivar, id value );
// 返回给定对象的类名
const char * object_getClassName ( id obj );
// 返回对象的类
Class object_getClass ( id obj );
// 设置对象的类
Class object_setClass ( id obj, Class cls );
- 有这样一种场景，假设我们有类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。
NSObject *a = [[NSObject alloc] init];
id newB = object_copy(a, class_getInstanceSize(MyClass.class));
object_setClass(newB, MyClass.class);
object_dispose(a);
- 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。
7.获取类的定义
// 获取已注册的类定义的列表
int objc_getClassList ( Class *buffer, int bufferCount );
// 创建并返回一个指向所有已注册类的指针列表
Class * objc_copyClassList ( unsigned int *outCount );
// 返回指定类的类定义
Class objc_lookUpClass ( const char *name );
Class objc_getClass ( const char *name );
Class objc_getRequiredClass ( const char *name );
// 返回指定类的元类
Class objc_getMetaClass ( const char *name );
objc_getClassList和objc_copyClassList都是获取所有已注册的类；而objc_lookUpClass获取指定的类，如果没有注册则返回nil；objc_getRequiredClass也是获取指定的类，不过如果这个类不存则，则会崩溃；objc_getMetaClass专门用来获取类的元类，每个类都有一个有效并且唯一的元类，如果这个类没有注册则返回nil。
/**
* 第一种获取所有注册的类
*/
Class *bufferClass;
int numClasses;
numClasses = objc_getClassList(NULL, 0);
if(numClasses > 0) {
bufferClass = (Class *)malloc(sizeof(Class)*numClasses);
numClasses = objc_getClassList(bufferClass, numClasses);
NSLog(@"numer of classes: %d", numClasses);
for (int i = 0; i < numClasses; i++) {
Class cls = bufferClass[i];
NSLog(@"class name: %s", class_getName(cls));
}
free(bufferClass);
}
/**
* 第二种获取所有注册的类
*/
unsigned int outCount;
Class *classLiset = objc_copyClassList(&outCount);
for (unsigned int i = 0; i < outCount; i++) {
Class cls = classLiset[i];
NSLog(@"class name: %s", class_getName(cls));
}
free(classLiset);
小结：通过runtime中的定义，我们知道了类与成员变量的数据结构，通过这些数据结构我们可以知道Objective-C上层的一些实现细节，并且也知道了操作这些数据结构的相关API。可以更灵活的操作这些数据。
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