Runtime奇技淫巧之类(Class)和对象(id)以及方法(SEL)

在学习Runtime的时候，你可能要脱离原来你所认知的区域，比如：你真的了解类和对象么？你真的理解实例方法和类方法么？你真的以为你看到的就是所有的东西么？网上的那些所谓的实用技巧你真的理解什么意思么？磨刀不误砍柴工，我们先说一下很重要的几个概念。

1. id 以及 Class

• （我姑且认为大家印象中：id就是对象，Class就是类。）

大家对于id和Class其实并不陌生，我们做一个实验，创建一个Person的类，然后创建一个Person对象，然后这样：

Person* person = [[Person alloc] init];
NSLog(@"%p",person);
//
NSLog(@"%p",[person class]);
NSLog(@"%p",[Person class]);
//
NSLog(@"%p",object_getClass(person));
NSLog(@"%p",object_getClass([person class]));

打印结果：

RuntimeSkill[2048:247155] 0x60000000ed30
RuntimeSkill[2048:247155] 0x10702c6d0
RuntimeSkill[2048:247155] 0x10702c6d0
RuntimeSkill[2048:247155] 0x10702c6d0
RuntimeSkill[2048:247155] 0x10702c6a8

我擦嘞，就问你懵逼了没有？

从结构看功能

写一个Class去看系统的API：
typedef struct objc_class *Class;同时你会发现有一个这个东西typedef struct objc_object *id;
发现id是一个结构体，并且里面只有一个Class类型的指针isa：

struct objc_object {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};

再看Class其实也是系统定义的一个结构体，只不过结构复杂很多：

struct objc_class {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;

#if !__OBJC2__
    Class super_class                                        OBJC2_UNAVAILABLE;  //父类
    const char *name                                         OBJC2_UNAVAILABLE; //类名
    long version                                             OBJC2_UNAVAILABLE; //版本信息
    long info                                                OBJC2_UNAVAILABLE; //类信息
    long instance_size                                       OBJC2_UNAVAILABLE;  //实例变量大小
    struct objc_ivar_list *ivars                             OBJC2_UNAVAILABLE; //成员变量链表
    struct objc_method_list **methodLists                    OBJC2_UNAVAILABLE; //方法链表
    struct objc_cache *cache                                 OBJC2_UNAVAILABLE;  //方法缓存（大幅提高方法调用效率）
    struct objc_protocol_list *protocols                     OBJC2_UNAVAILABLE; //协议链表
#endif

} OBJC2_UNAVAILABLE;
/* Use `Class` instead of `struct objc_class *` */

通过对比我们可以确认几点：

• 在Objective-C中，所有的类其实也是一个对象，我们可以认为id中的isa指针指向的是一个类对象，并且在Class结构体中的isa指针指向元类（后面做解释）。
• 在Runtime中，以obj_开头的方法大多是针对id类型的对象进行操作，而以class_开头方法主要是针对Class类型的类对象进行操作。
• Runtime的以class_开头的方法是针对与Class结构体的各个元素进行操作的。
• 结构体元素的作用详见注释，不再多余赘述。

元类（Meta Class）

在objc_object结构体中，有一个objc_class类型的指针，奇怪的是，在objc_class结构体中又有一个objc_class类型的指针，这也就引入了元类的概念。
首先，元类是类对象的类，同样也就是一个对象，它的结构也是objc_class结构，有人现在会说了，你这不是扯淡吗？这么说那元类的isa指针有指向哪里？我读书少，你不要骗我！！！

其实这就涉及了一种特殊的机制，为了不让这种结构无限延伸下去，Objective-C让所有的元类的isa指针指向基类的元类，以此作为它们的所属类。即，任何NSObject继承体系下的元类都使用NSObject的元类作为自己的所属类，而基类的元类的isa指针是指向它自己，并且基类的元类的父类是基类。这样就形成了一个完美的闭环。太他妈有想法了：

图画的不好，大家将就着看

这样我们就可以解释刚开始的打印结果了，第一个地址 0x60000000ed30为创建的 Person对象，第二，第三，第四个地址 0x10702c6d0为 Person类对象的地址，最后一个 0x10702c6a8为 Person类的元类的地址。（注意：元类的调用只能用 object_getClass ()或者 objc_getClass ()获得，使用类对象调用 class方法是无法获取到元类的，它只是返回当前类对象而已。）

实例方法和类方法

下面我们在方法调用方面来研究一下元类存在的必然性，那就要说到实例方法和类方法发送消息的机制，在Class的结构体中有一个元素methodLists，当我们调用一个方法时，系统会在这个列表中进行查找（这里不考虑cache），同样元类也有一个methodLists，所以：

• 当给对象发送消息时（调用实例方法），系统会在当前对象对应的类对象的methodLists中进行查找。
• 当给类发送消息时（调用类方法），系统会在当前类的元类的methodLists中进行查找。

也就是说类对象存储着一个类的所有实例方法，元类存储着一个类的所有类方法。同时每个类都会有一个单独的元类，因为每个类的类方法基本不可能完全相同。看到这有人睡说，元类中还有很多的元素，比如成员变量的链表，那类变量怎么说？目前我没有找到关于类变量的信息。

2. SEL、Method、IMP

关于SEL相信大家都很熟悉，但是对于Method和IMP就相对陌生了，下面我们详解这几个关于方法的数据类型。

SEL

SEL是系统在编译过程中，会根据方法的名字以及参数序列生成一个用来区分这个方法的唯一ID编号，这个 ID 就是 SEL 类型的。我们需要注意的是，只要方法的名字和参数序列完全相同,那么它们的 ID编号就是相同的。
获取SEL的几种方法：

SEL aSel = @selector(didReceiveMemoryWarning);
SEL a_sel = NSSelectorFromString(@"didReceiveMemoryWarning");
SEL a_Sel = sel_registerName("didReceiveMemoryWarning");
NSLog(@"%p___%p___%p",aSel,a_sel,a_Sel);

打印结果：

RuntimeSkill[1741:214328] 0x10957b985___0x10957b985___0x10957b985

Method

Method从字面上一看就是方法的意思。Method其实就是 objc_method的结构体指针，结构如下：

struct objc_method {
    SEL method_name                                          OBJC2_UNAVAILABLE;  //方法名
    char *method_types                                       OBJC2_UNAVAILABLE;  //参数类型以及返回值类型编码
    IMP method_imp                                           OBJC2_UNAVAILABLE; //方法实现指针
}  

获取Method的方法：

// 获取实例方法
Method class_getInstanceMethod ( Class cls, SEL name );
// 获取类方法
Method class_getClassMethod ( Class cls, SEL name );
// 获取所有方法的数组
Method * class_copyMethodList ( Class cls, unsigned int *outCount );

IMP

IMP即Implementation，为指向函数实现的指针，如果我们能够获取到这个指针，则可以直接调用该方法，充分证实了它就是一个函数的指针。
获取IMP的方法：

//通过Method获取IMP
IMP method_getImplementation(Method m);
// 返回方法的具体实现
IMP class_getMethodImplementation ( Class cls, SEL name );
IMP class_getMethodImplementation_stret ( Class cls, SEL name );

获取到IMP之后可直接调用方法：

SEL aSel = @selector(didReceiveMemoryWarning);
Method method = class_getInstanceMethod([self class], aSel);
IMP imp = method_getImplementation(method);
((void (*) (id, SEL)) (void *)imp)(self, aSel);

3. Ivar

在Class结构体中，有一个ivars的链表结构，其中存储着所有变量信息（Ivar的数组），每一个Ivar指针对应一个变量元素。同时通过系统的API，我们看到Ivar也是一个结构体，`typedef struct objc_ivar *Ivar，它也是一个结构题：

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
} 

对于Ivar`的操作有以下方法：

// 获取类中指定名称成员变量
Ivar class_getInstanceVariable ( Class cls, const char *name );
// 获取类变量
Ivar class_getClassVariable ( Class cls, const char *name );
// 获取整个成员变量列表
Ivar * class_copyIvarList ( Class cls, unsigned int *outCount );

• 需要注意的是：class_copyIvarList这个函数函数，返回全部实例变量的数组，数组中每个Ivar指向该成员变量信息的objc_ivar结构体的指针。这个数组不包含在父类中声明的变量。outCount指针返回数组的大小。我们必须使用free()来释放这个数组。
• 关于类变量的传说连听过都没听过，你要是吹牛逼说你知道，那麻烦您教一下我，必有重谢，哈哈哈哈哈。

总结

对于上面的很多的示例代码只是提供给大家帮助理解的，我提醒你一点：开发中千万不要这么写代码，不然你升职加薪，迎娶白富美，走上人生巅峰本来就不可能，现在可能连温饱也是个问题了。这也不是单纯的扯淡，明确概念之后，我们讲Runtime的实际用法才事半功倍。

传送门 : Runtime实用技巧（不扯淡，不套路）

再提示一遍，开发中千万不要装逼这样写！！！