iOS分类的实现原理简记

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该文为分类原理的简单记录，总结自如下文章，感谢作者分享：

• iOS底层原理总结
• iOS分类底层实现原理小记
• 深入理解Objective-C：Category

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1、分类的结构

分类的结构体如下
（源码详见：objc-runtime-new.h )

struct category_t {
    const char *name; //类名
    classref_t cls; //分类所属的类

    //category中所有给类添加的实例方法的列表（instanceMethods）
    WrappedPtr instanceMethods;

    //category中所有添加的类方法的列表（classMethods）
    WrappedPtr classMethods;

    //category实现的所有协议的列表（protocols）
    struct protocol_list_t *protocols;

    //category中添加的所有属性（instanceProperties）
    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);
    
    protocol_list_t *protocolsForMeta(bool isMeta) {
        if (isMeta) return nullptr;
        else return protocols;
    }
};

2、分类的编译过程

通过如下命令将分类的m文件进行转换，分析其编译过程

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc xxx+xxx.m

structcategory_t{

constchar *name;// 类名

classref_tcls; // 分类所属的类

// 实例方法列表
structmethod_list_t*instanceMethods;

// 类方法列表
structmethod_list_t*classMethods;

// 遵循的协议列表
structprotocol_list_t*protocols;

// 属性列表
structproperty_list_t*instanceProperties;

// 如果是元类，就返回类方法列表；否则返回实例方法列表
method_list_t*methodsForMeta(boolisMeta) {

if(isMeta) {

  return classMethods; 

 }else{

  return instanceMethods;

 }

 }

// 如果是元类，就返回 nil，因为元类没有属性；否则返回实例属性列表，关于分类的实例属性，下文阐述
property_list_t*propertiesForMeta(boolisMeta) {

if(isMeta) {

  return nil;// 元类没有属性;

}else{

  return instanceProperties;//实例属性

 } 

 }

};

3、分类的实现原理：

由上可得，分类在编译过程中，会生成 类方法列表、实例方法列表、属性列表 等，但是却 没有 实例变量列表（_ivar_list_t） ，可对比分类所属类的编译结果看，分类所属类是存在实例变量列表的。然后，再来对比 实例方法列表 ，还能发现分类的 实例方法列表 中，并未对分类属性生成 getter/setter 方法。

所以，这就是为什么 分类不能添加属性 的原因。

4、分类的加载

• 分类是在 运行时 进行加载的，OC运行时，入口方法为 _objc_init 其加载调用栈如下：

_objc_init   //runtime的初始化函数，进行初始化操作，注册了镜像状态改变时的回调函数

└── map_2_images //加锁并调用 map_images_nolock

    └── map_images_nolock //完成所有 class 的注册、fixup等工作，还有初始化自动释放池、初始化 side table 等工作并在函数后端调用了 _read_images

        └── _read_images //加载类、Protocol、Category，加载分类的代码就写在 _read_images 函数的尾部

_objc_init 函数在 objc-os.mm 中，_read_images 方法在objc-runtime-new.mm 中。

• 加载过程：

1、把分类的 实例方法、属性、协议 添加到类的实例对象中原本存储的 实例方法、属性、协议列表 的 前面 ；
2、把分类的 类方法和协议添加到类的元类上。

如此，保证了分类方法 优先调用，注意，不是覆盖，而是共同存在在实例方法列表中，只是分类在前而已。