Category 主要作用是在不改变原有类的基础上，动态的给已存在的类添加一些方法和属性。
分类(Category)在编译之后的底层结构是 struct category_t，里面存储着当前分类的对象方法、类方法、属性、协议信息，程序在运行的时候，运行时（Runtime）会将分类（Category）中所有的方法、属性、协议数据，合并到类信息中（类对象、元类对象中）
分类编译之后的底层结构
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1.1 对当前已存在的类，新建一个分类（此处创建的是一个名为
YXCPerson+Test的分类），然后使用clang将当前创建的分类进行转换
YXCPerson+Test.h文件// 属性：age 、num 还有一个 不同寻常的 custId // 实例方法（对象方法）： test()、eat() // 类方法 ： sing() // 协议 ： 遵守了 NSCopying, NSCoding 协议 @interface YXCPerson (Test)<NSCopying, NSCoding> @property (nonatomic, assign) int age; @property (nonatomic, assign) int num; @property (nonatomic, copy, class) NSString *custId; - (void)test; - (void)eat; + (void)sing; @endclang指令xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc 分类名称.m -
1.2 底层结构展示
struct _category_t { const char *name; // 类名 struct _class_t *cls; // 已存在的类（YXCPerson） const struct _method_list_t *instance_methods; // 实例方法（对象方法）列表 const struct _method_list_t *class_methods; // 类方法列表 const struct _protocol_list_t *protocols; // 协议列表 const struct _prop_list_t *properties; // 属性列表 }; -
1.3
_class_t底层结构struct _class_t { struct _class_t *isa; // isa 指针，实例对象指向类对象，类对象指向元类对象，元类对象指向基类的元类对象（一般是 NSObject） struct _class_t *superclass; // 父类 void *cache; // 缓存 void *vtable; struct _class_ro_t *ro; // 存储的原来类（非分类）的一些方法、协议、属性、成员变量等信息 }; -
1.4
_class_ro_t底层结构struct _class_ro_t { unsigned int flags; unsigned int instanceStart; unsigned int instanceSize; const unsigned char *ivarLayout; const char *name; const struct _method_list_t *baseMethods; const struct _objc_protocol_list *baseProtocols; const struct _ivar_list_t *ivars; const unsigned char *weakIvarLayout; const struct _prop_list_t *properties; }; -
1.5
YXCPerson+Test分类在底层结构为static struct _category_t _OBJC_$_CATEGORY_YXCPerson_$_Test __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = { "YXCPerson", // 原来的类名 0, // &OBJC_CLASS_$_YXCPerson, (const struct _method_list_t *)&_OBJC_$_CATEGORY_INSTANCE_METHODS_YXCPerson_$_Test, // 实例对象方法列表 (const struct _method_list_t *)&_OBJC_$_CATEGORY_CLASS_METHODS_YXCPerson_$_Test, // 类对象方法列表 (const struct _protocol_list_t *)&_OBJC_CATEGORY_PROTOCOLS_$_YXCPerson_$_Test, // 协议信息列表 (const struct _prop_list_t *)&_OBJC_$_PROP_LIST_YXCPerson_$_Test, // 属性列表 };可以发现，在编译之后
YXCPerson+Test这个分类，在底层的结构是一个_category_t类型，并且名称为_OBJC_$_CATEGORY_YXCPerson_$_Test的结构体。由此可以推测，每个分类在编译之后，都是一个_category_t类型，并且命名按照_OBJC_$_CATEGORY_已存在的类名_$_分类名称这样的一个方式。 -
1.6 实例（对象）方法
_OBJC_$_CATEGORY_INSTANCE_METHODS_YXCPerson_$_Test这样的一个结构体，顾名思义这是存储着我们当前这个分类的一些实例方法数据，并且为_method_list_t类型的结构体static struct /*_method_list_t*/ { unsigned int entsize; // sizeof(struct _objc_method) unsigned int method_count; // 实例方法的数量 struct _objc_method method_list[2]; // 方法列表，在这里有两个方法 } _OBJC_$_CATEGORY_INSTANCE_METHODS_YXCPerson_$_Test __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = { sizeof(_objc_method), // 获取到 _objc_method 结构体的所需要的内存空间大小，赋值到 entsize 2, // method_count 为 2 { {(struct objc_selector *)"test", "v16@0:8", (void *)_I_YXCPerson_Test_test}, {(struct objc_selector *)"eat", "v16@0:8", (void *)_I_YXCPerson_Test_eat} } // 将 test()、eat() 方法放入一个数组，然后赋值给 method_list };struct objc_selector实际上是一个SELtypedef struct objc_selector *SEL;_objc_method结构为struct _objc_method { struct objc_selector * _cmd; // SEL 地址 const char *method_type; // 方法签名 void *_imp; // 方法实现 };通过以上分析，可以总结出：
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OC 中实例（对象）方法在底层的实现是一个
_objc_method类型的结构体，它包含了方法的声明、签名以及实现，编译器会将方法的声明、签名、实现信息放入到这个结构体当中存储起来。 -
将一个个的实例（对象）方法通过
_objc_method结构体存储好后，放入一个_method_list_t结构体中的method_list数组中(这个数组的个数会根据当前分类的方法个数，分配空间)，同时按照_OBJC_$_CATEGORY_INSTANCE_METHODS_原类名称_$_分类名称这样的一个格式给这个结构体取名。 -
最后将
_method_list_t类型的赋值给_category_t中的instance_methods，这样就将当前分类中的实例（对象）方法存储到了当前分类结构体中去了。
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1.7 类方法
类方法存储到一个名为
_OBJC_$_CATEGORY_CLASS_METHODS_YXCPerson_$_Test的结构体，这个结构体也是一个_method_list_t，跟实例（对象）方法的原理是一致的。static struct /*_method_list_t*/ { unsigned int entsize; // sizeof(struct _objc_method) unsigned int method_count; // 类方法个数 struct _objc_method method_list[1]; // 存放着 _objc_method 类型的结构体数组 } _OBJC_$_CATEGORY_CLASS_METHODS_YXCPerson_$_Test __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = { sizeof(_objc_method), 1, {{(struct objc_selector *)"sing", "v16@0:8", (void *)_C_YXCPerson_Test_sing}} }; -
1.8 协议信息
协议信息存储到了一个名为
_OBJC_CATEGORY_PROTOCOLS_$_YXCPerson_$_Test的_protocol_list_t类型的结构体中，_protocol_list_t结构体。static struct /*_protocol_list_t*/ { long protocol_count; // Note, this is 32/64 bit struct _protocol_t *super_protocols[2]; } _OBJC_CATEGORY_PROTOCOLS_$_YXCPerson_$_Test __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = { 2, &_OBJC_PROTOCOL_NSCopying, &_OBJC_PROTOCOL_NSCoding }; -
1.9 属性信息
属性信息存储到了一个名为
_OBJC_$_PROP_LIST_YXCPerson_$_Test的_prop_list_t类型的结构体，其中这个结构体中有一个prop_list属性，里面存放的就是当前分类所有的属性，当然在底层的结构是一个_prop_t结构体。static struct /*_prop_list_t*/ { unsigned int entsize; // sizeof(struct _prop_t) unsigned int count_of_properties; struct _prop_t prop_list[2]; } _OBJC_$_PROP_LIST_YXCPerson_$_Test __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = { sizeof(_prop_t), 2, {{"age","Ti,N"}, {"num","Ti,N"}} }; struct _prop_t { const char *name; const char *attributes; };
分类加载处理过程
- 通过运行时（Runtime）加载某个类的所有分类数据
- 把所有分类的方法、属性、协议数据，合并到一个数组中，后参与编译的分类数据，会在数组的最前面
- 将合并后的分类数据（方法、属性、协议），插入到类原来数据的前面
下面通过源码来查看这个过程，下载最新的源码
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找到
objc-os.mm文件，并且找到_objc_init函数，在_objc_init函数中有一个_dyld_objc_notify_register函数，这个函数第一个参数传入了一个镜像（map_images）/*********************************************************************** * _objc_init * Bootstrap initialization. Registers our image notifier with dyld. * Called by libSystem BEFORE library initialization time **********************************************************************/ void _objc_init(void) { static bool initialized = false; if (initialized) return; initialized = true; // fixme defer initialization until an objc-using image is found? environ_init(); tls_init(); static_init(); runtime_init(); exception_init(); cache_init(); _imp_implementationWithBlock_init(); _dyld_objc_notify_register(&map_images, load_images, unmap_image); #if __OBJC2__ didCallDyldNotifyRegister = true; #endif } -
在
objc-runtime-new.mm文件中，找到map_images函数，发现返回的结果是通过调用map_images_nolock函数得到的结果/*********************************************************************** * map_images * Process the given images which are being mapped in by dyld. * Calls ABI-agnostic code after taking ABI-specific locks. * * Locking: write-locks runtimeLock **********************************************************************/ void map_images(unsigned count, const char * const paths[], const struct mach_header * const mhdrs[]) { mutex_locker_t lock(runtimeLock); return map_images_nolock(count, paths, mhdrs); } -
在
objc-os.mm文件中找到map_images_nolock函数，查看该函数... if (hCount > 0) { _read_images(hList, hCount, totalClasses, unoptimizedTotalClasses); } -
跳转到
_read_images函数中查看，位于objc-runtime-new.mm// Discover categories. Only do this after the initial category // attachment has been done. For categories present at startup, // discovery is deferred until the first load_images call after // the call to _dyld_objc_notify_register completes. rdar://problem/53119145 if (didInitialAttachCategories) { for (EACH_HEADER) { // 加载分类信息 load_categories_nolock(hi); } } -
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load_categories_nolock函数中查看... if (cat->instanceMethods || cat->protocols || cat->instanceProperties) { if (cls->isRealized()) { // 拼接分类信息 attachCategories(cls, &lc, 1, ATTACH_EXISTING); } else { objc::unattachedCategories.addForClass(lc, cls); } } ... -
跳转到
attachCategories这个函数中查看... { auto& entry = cats_list[i]; // 方法列表 method_list_t *mlist = entry.cat->methodsForMeta(isMeta); if (mlist) { if (mcount == ATTACH_BUFSIZ) { prepareMethodLists(cls, mlists, mcount, NO, fromBundle); rwe->methods.attachLists(mlists, mcount); mcount = 0; } mlists[ATTACH_BUFSIZ - ++mcount] = mlist; fromBundle |= entry.hi->isBundle(); } // 属性列表 property_list_t *proplist = entry.cat->propertiesForMeta(isMeta, entry.hi); if (proplist) { if (propcount == ATTACH_BUFSIZ) { rwe->properties.attachLists(proplists, propcount); propcount = 0; } proplists[ATTACH_BUFSIZ - ++propcount] = proplist; } // 协议列表 protocol_list_t *protolist = entry.cat->protocolsForMeta(isMeta); if (protolist) { if (protocount == ATTACH_BUFSIZ) { rwe->protocols.attachLists(protolists, protocount); protocount = 0; } protolists[ATTACH_BUFSIZ - ++protocount] = protolist; } } ...
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