什么是Runtime

Objective-C語言是一門動態(tài)語言，它將很多靜態(tài)語言在編譯和鏈接時期做的事放到了運行時來處理。這種動態(tài)語言的優(yōu)勢在于：我們寫代碼時更具靈活性，如我們可以把消息轉發(fā)給我們想要的對象，或者隨意交換一個方法的實現(xiàn)等.
我們將C++和Objective進行對比，雖然C++和Objective-C都是在C的基礎上加入面向對象的特性擴充而成的程序設計語言，但二者實現(xiàn)的機制差異很大。C++是基于靜態(tài)類型，而Objective-C是基于動態(tài)運行時類型。也就是說用C++編寫的程序編譯時就直接編譯成了可令機器讀懂的機器語言；用Objective-C編寫的程序不能直接編譯成可令機器讀懂的機器語言，而是在程序運行的時候，通過Runtime把程序轉為可令機器讀懂的機器語言。Runtime是Objective不可缺少的重要一部分。
**傳送門->runtime源碼

類和對象

<pre>
/// An opaque type that represents an Objective-C class.
typedef struct objc_class Class;
typedef struct objc_object id;/// Represents an instance of a class.

struct objc_class {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;

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;

struct objc_object {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};
</pre>

Class是一個指向objc_class結構體的指針，而id是一個指向objc_object結構體的指針，其中的isa是一個指向objc_class結構體的指針。其中的id就是我們所說的對象，Class就是我們所說的類。
類與對象的區(qū)別就是類比對象多了很多特征成員,方法列表，父類，緩存，協(xié)議等信息。
isa：objc_object（實例對象）中isa指針指向的類結構稱為class（也就是該對象所屬的類），其中存放著普通成員變量與動態(tài)方法（“-”開頭的方法）；類對象中isa指針指向的類結構稱為metaclass，其中存放著static類型的成員變量與static類型的方法（“+”開頭的方法）。
super_class：指向該類的父類的指針，如果該類是根類（如NSObject或NSProxy），那么super_class就為nil。
類與對象的繼承層次關系如下圖所示,非常經(jīng)典的一張圖

類與對象的繼承層次關系圖

成員變量和屬性

定義

<pre>
//成員變量 Ivar

typedef struct objc_ivar *Ivar;
objc_ivar的定義如下：
struct objc_ivar {
char *ivar_name OBJC2_UNAVAILABLE; // 變量名
char *ivar_type OBJC2_UNAVAILABLE; // 變量類型
int ivar_offset OBJC2_UNAVAILABLE; // ?基地址偏移字節(jié)

ifdef LP64

int space OBJC2_UNAVAILABLE; // 占用空間

endif

}
</pre>

<pre>
typedef struct objc_property *objc_property_t;
typedef struct {
const char *name; // 名稱
const char *value; // 值（通常是空的）
} objc_property_attribute_t;
</pre>

常用方法

<pre>
// 獲取類中指定名稱實例成員變量的信息
Ivar class_getInstanceVariable ( Class cls, const char *name );
// 獲取類成員變量的信息
Ivar class_getClassVariable ( Class cls, const char *name );
// 添加成員變量
BOOL class_addIvar ( Class cls, const char *name, size_t size, uint8_t alignment, const char *types );
// 獲取整個成員變量列表
Ivar * class_copyIvarList ( Class cls, unsigned int *outCount );
</pre>

<pre>
// 獲取指定的屬性
objc_property_t class_getProperty ( Class cls, const char *name );
// 獲取屬性列表
objc_property_t * class_copyPropertyList ( Class cls, unsigned int *outCount );
// 為類添加屬性
BOOL class_addProperty ( Class cls, const char *name, const objc_property_attribute_t *attributes, unsigned int attributeCount );
// 替換類的屬性
void class_replaceProperty ( Class cls, const char *name, const objc_property_attribute_t *attributes, unsigned int attributeCount );
</pre>

方法(SEL,IMP,METHOD)

Method代表類中的某個方法的類型
<pre>
typedef struct objc_method *Method;
struct objc_method {
SEL method_name OBJC2_UNAVAILABLE; // 方法名
char *method_types OBJC2_UNAVAILABLE; // 方法類型
IMP method_imp OBJC2_UNAVAILABLE; // 方法實現(xiàn)
}
</pre>
Sel 代表方法名
<pre>
typedef struct objc_selector *SEL;
struct objc_selector {
*name; OBJC2_UNAVAILABLE;// 名稱
char *types; OBJC2_UNAVAILABLE;// 類型
};
</pre>
IMP 表示方法實現(xiàn)，實際是一個函數(shù)指針
<pre>
typedef id (*IMP)(id, SEL, ...);
</pre>
常用方法
<pre>
// 添加類方法
BOOL class_addMethod ( Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types );
// 獲取實例方法
Method class_getInstanceMethod ( Class cls, SEL name );
// 獲取類方法
Method class_getClassMethod ( Class cls, SEL name );
// 獲取所有方法的數(shù)組
Method * class_copyMethodList ( Class cls, unsigned int *outCount );
// 替代方法的實現(xiàn)
IMP class_replaceMethod ( Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types );
// 返回方法的具體實現(xiàn)
IMP class_getMethodImplementation ( Class cls, SEL name );
IMP class_getMethodImplementation_stret ( Class cls, SEL name );
// 類實例是否響應指定的selector
BOOL class_respondsToSelector ( Class cls, SEL sel );
</pre>

除了以上類型外，還有objc_protocol_list,cache,version等
上面基本介紹了runtime中類和對象的基本知識，為了加深印象，這里做一個例子，手動創(chuàng)建一個類，添加方法并直接調用，遍歷其中的成員變量和屬性

runtime實踐

<pre>
/**

創(chuàng)建一個方法，并用兩種方法獲取成員變量的值
@param self <#self description#>
@param _cmd <#_cmd description#>
@param text <#text description#>
*/
void sayHelloFunction(id self,SEL _cmd,id text)
{
NSLog(@"%@個輪子的%@%@",object_getIvar(self, class_getInstanceVariable([self class], "_num")),[self valueForKey:@"_name"],text);
}

void test_runtime_class()
{
//動態(tài)創(chuàng)建一個繼承自NSObject的Car類
Class Car = objc_allocateClassPair([NSObject class], "Car", 0);

//動態(tài)添加一個NSString *_name的成員變量
class_addIvar(Car, "_name", sizeof(NSString*), log2(sizeof(NSString*)), @encode(NSString*));
//動態(tài)添加一個int _num成員變量
class_addIvar(Car, "_num", sizeof(int), sizeof(int), @encode(int));

//注冊方法名為sayHello的方法名
SEL sel = sel_registerName("sayHello:");
//動態(tài)添加sayHello的方法
class_addMethod(Car, sel, (IMP)sayHelloFunction, "v@:@");

//注冊Car類
objc_registerClassPair(Car);

//創(chuàng)建Car的實例對象
id carInstance = [[Car alloc] init];

//從類中獲取成員變量，并為成員變量賦值
Ivar nameIvar = class_getInstanceVariable(Car, "_name");
object_setIvar(carInstance, nameIvar, @"法拉利??");
Ivar numIvar = class_getInstanceVariable(Car, "_num");
object_setIvar(carInstance, numIvar, @4);

//直接調用方法
((void (*)(id,SEL,id)) objc_msgSend)(carInstance,sel,@"跑起來了");

//銷毀類
objc_disposeClassPair(Car);

}
</pre>
<pre>
//
// People.m
// runtimeDemo
//
// Created by aaron on 16/6/5.
// Copyright ? 2016年 aaron. All rights reserved.
// 遍歷獲取類對象的成員變量和屬性列表

import "People.h"

import <objc/runtime.h>

@implementation People

(instancetype)initWithName:(NSString *)name reName:(NSString *)reName
{
self = [super init];
if (self) {
_name = name;
_reName = reName;
}

return self;
}

(NSDictionary *)allIvar
{
NSMutableDictionary *ivarDict = [NSMutableDictionary dictionary];

unsigned int count;
Ivar *ivarList = class_copyIvarList([self class], &count);
for (int i = 0; i < count; i++) {

  Ivar ivar = ivarList[i];
  NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
  id value = [self valueForKey:ivarName];
  if (value) {
      ivarDict[ivarName] = value;
  } else {
      ivarDict[ivarName] = [NSString stringWithFormat:@"key:%@對應的值為空",ivarName];
  }

}
free(ivarList);

return ivarDict;
}

(NSDictionary *)allProperty
{
NSMutableDictionary *propertyDict = [NSMutableDictionary dictionary];

unsigned int count;
objc_property_t *propertyList = class_copyPropertyList([self class], &count);
for (int i = 0; i < count; i++) {

  objc_property_t property = propertyList[i];
  NSString *name = [NSString stringWithUTF8String:property_getName(property)];
  id value = [self valueForKey:name];
  if (value) {
      propertyDict[name] = value;
  } else {
      propertyDict[name] = [NSString stringWithFormat:@"key:%@對應的值為空",name];
  }

}
free(propertyList);

return propertyDict;
}

@end
</pre>

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Objective-C Runtime 學習筆記之Objective-C的元素認知

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什么是Runtime

類和對象

if !OBJC2

endif

成員變量和屬性

ifdef LP64

endif

方法(SEL,IMP,METHOD)

runtime實踐

import "People.h"

import <objc/runtime.h>

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類和對象

if !OBJC2

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成員變量和屬性

ifdef LP64

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