上篇介绍了Runtime类和对象的相关知识点，在4.5和4.6小节，也介绍了成员变量和属性的一些方法应用。本篇将讨论实现细节的相关内容。
在讨论之前，我们先来介绍一个很冷僻但又很有用的一个关键字：@encode
1.类型编码
为了协助运行时系统，编译器用字符串为每个方法的返回值、参数类型和方法选择器编码，使用的编码方案在其他情况下也很有用。在 Objective-C 运行时的消息发送机制中，传递参数时，由于类型信息的缺失，需要类型编码进行辅助以保证类型信息也能够被传递。在实际的应用开发中，使用案例比较少：某些 API 中 Apple 建议使用 NSValue 的 valueWithBytes:objCType: 来获取值 (比如 CIAffineClamp 的文档里) ，这时的 objCType就需要类型的编码值；另外就是在类型信息丢失时我们可能需要用到这个特性。在上篇的函数介绍过程中，有几个函数用到了类型编码，types参数需要用 Objective-C 的编译器指令 @encode() 来创建，@encode() 返回的是 Objective-C 类型编码，这是一种内部表示的字符串（例如，@encode(int)→ i），类似于 ANSI C 的 typeof 操作，苹果的 Objective-C 运行时库内部利用类型编码帮助加快消息分发。
//添加方法
OBJC_EXPORT BOOL class_addMethod(Class cls, SEL name, IMP imp,
const char *types)
OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);
//替代方法的实现
OBJC_EXPORT IMP class_replaceMethod(Class cls, SEL name, IMP imp,
const char *types)
OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);
//添加成员变量
OBJC_EXPORT BOOL class_addIvar(Class cls, const char *name, size_t size,
uint8_t alignment, const char *types)
OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);
//为协议添加方法
OBJC_EXPORT void protocol_addMethodDescription(Protocol *proto, SEL name, const char *types, BOOL isRequiredMethod, BOOL isInstanceMethod)
OBJC_AVAILABLE(10.7, 4.3, 9.0, 1.0);
那么常用的类型编码都有哪些呢？
NSLog(@"基本数据类型:");
NSLog(@"short \t\t %s", @encode(short));
NSLog(@"int \t\t %s", @encode(int));
NSLog(@"long \t\t %s", @encode(long));
NSLog(@"ong long \t\t %s", @encode(long long));
NSLog(@"float \t\t %s", @encode(float));
NSLog(@"double \t\t %s", @encode(double));
NSLog(@"char \t\t %s", @encode(char)); NSLog(@"\n"); NSLog(@"指针和数组类型:");
NSLog(@"int * \t\t %s", @encode(int *));
NSLog(@"int ** \t\t %s", @encode(int **));
NSLog(@"int *** \t\t %s", @encode(int ***));
NSLog(@"int [] \t\t %s", @encode(int []));
NSLog(@"int [2] \t\t %s", @encode(int []));
NSLog(@"int [][3] \t\t %s", @encode(int [][]));
NSLog(@"int [3][3] \t\t %s", @encode(int [][]));
NSLog(@"int [][4][4] \t\t %s", @encode(int [][][]));
NSLog(@"int [4][4][4] \t\t %s", @encode(int [][][])); NSLog(@"\n"); NSLog(@"空类型:");
NSLog(@"void \t\t %s", @encode(void));
NSLog(@"void * \t\t %s", @encode(void *));
NSLog(@"void ** \t\t %s", @encode(void **));
NSLog(@"void *** \t\t %s", @encode(void ***)); NSLog(@"\n"); NSLog(@"结构体类型:");
struct Person {
char *anme;
int age;
char *birthday;
};
NSLog(@"struct Person \t\t %s", @encode(struct Person));
NSLog(@"CGPoint \t\t %s", @encode(CGPoint));
NSLog(@"CGRect \t\t %s", @encode(CGRect)); NSLog(@"\n"); NSLog(@"OC类型:");
NSLog(@"BOOL \t\t %s", @encode(BOOL));
NSLog(@"SEL \t\t %s", @encode(SEL));
NSLog(@"id \t\t %s", @encode(id));
NSLog(@"Class \t\t %s", @encode(Class));
NSLog(@"Class * \t\t %s", @encode(Class *));
NSLog(@"NSObject class \t\t %s", @encode(typeof([NSObject class])));
NSLog(@"[NSObject class] * \t\t %s", @encode(typeof([NSObject class]) *));
NSLog(@"NSObject \t\t %s", @encode(NSObject));
NSLog(@"NSObject * \t\t %s", @encode(NSObject *));
NSLog(@"NSArray \t\t %s", @encode(NSArray));
NSLog(@"NSArray * \t\t %s", @encode(NSArray *));
NSLog(@"NSMutableArray \t\t %s", @encode(NSMutableArray));
NSLog(@"NSMutableArray * \t\t %s", @encode(NSMutableArray *));
NSLog(@"UIView \t\t %s", @encode(UIView));
NSLog(@"UIView * \t\t %s", @encode(UIView *));
NSLog(@"UIImage \t\t %s", @encode(UIImage));
NSLog(@"UIImage * \t\t %s", @encode(UIImage *));
打印结果：
其他类型可参考Type Encoding，在此不细说。
对于属性而言，还会有一些特殊的类型编码，以表明属性是只读、拷贝、retain等等，详情可以参考Property Type String。
2.成员变量
Ivar是表示实例变量的类型，其实际是指向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
}
对应的操作函数有如下几个：
//获取成员变量名
OBJC_EXPORT const char *ivar_getName(Ivar v)
OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);
//设置成员变量值
OBJC_EXPORT void object_setIvar(id obj, Ivar ivar, id value)
OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);
//获取成员变量值
OBJC_EXPORT id object_getIvar(id obj, Ivar ivar)
OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);
// 获取成员变量类型编码
OBJC_EXPORT const char *ivar_getTypeEncoding(Ivar v)
OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);
// 获取成员变量的偏移量 对于类型id或其它对象类型的实例变量，可以调用object_getIvar和object_setIvar来直接访问成员变量，而不使用偏移量
OBJC_EXPORT ptrdiff_t ivar_getOffset(Ivar v)
OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);
这几个方法在上篇中已经使用，这里就不提供示例了。
3.属性
objc_property_t是表示属性的类型，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; //来自objc-private.h
struct objc_property {
const char *name;
const char *attributes;
};
objc_property_attribute_t定义了属性的特性(attribute)，它也是一个结构体，定义如下：
typedef struct {
const char *name; //特性名
const char *value; //特性值
} objc_property_attribute_t;
对应的操作函数有如下几个：
//获取属性名
OBJC_EXPORT const char *property_getName(objc_property_t property)
OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);
// 获取属性特性描述字符串
OBJC_EXPORT const char *property_getAttributes(objc_property_t property)
OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);
// 获取属性中指定的特性
OBJC_EXPORT char *property_copyAttributeValue(objc_property_t property, const char *attributeName)
OBJC_AVAILABLE(10.7, 4.3, 9.0, 1.0);
// 获取属性的特性列表
OBJC_EXPORT objc_property_attribute_t *property_copyAttributeList(objc_property_t property, unsigned int *outCount)
OBJC_AVAILABLE(10.7, 4.3, 9.0, 1.0);
这几个方法在上篇中已经使用，这里就不提供示例了。
4.关联对象
我们知道，在 Objective-C 中可以通过 Category 给一个现有的类添加属性，但是却不能添加实例变量。Objective-C针对这一问题，提供了一个解决方案：即关联对象。
关联对象类似于成员变量，不过是在运行时添加的。我们通常会把成员变量(Ivar)放在类声明的头文件中，或者放在类实现的@implementation后面。但这有一个缺点，我们不能再分类中添加成员变量。如果我们尝试在分类中添加新的成员变量，编译器会报错。
与关联对象相关的函数有如下三个：
//给对象添加关联对象，传入nil则可以移除已有的关联对象
OBJC_EXPORT void objc_setAssociatedObject(id object, const void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy)
OBJC_AVAILABLE(10.6, 3.1, 9.0, 1.0);
//获取关联对象
OBJC_EXPORT id objc_getAssociatedObject(id object, const void *key)
OBJC_AVAILABLE(10.6, 3.1, 9.0, 1.0);
//移除一个对象的所有关联对象
OBJC_EXPORT void objc_removeAssociatedObjects(id object)
OBJC_AVAILABLE(10.6, 3.1, 9.0, 1.0);
【注意】：objc_removeAssociatedObjects 函数我们一般是用不上的，因为这个函数会移除一个对象的所有关联对象，将该对象恢复成“原始”状态。这样做就很有可能把别人添加的关联对象也一并移除，这并不是我们所希望的。所以一般的做法是通过给 objc_setAssociatedObject 函数传入 nil 来移除某个已有的关联对象。
在给一个对象添加关联对象时有五种关联策略可供选择：
| 关联策略 | 等价属性 | 说明 |
| OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN |
@property (assign) @property (unsafe_unretained) |
弱引用关联对象 |
| OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC | @property (strong, nonatomic) | 强引用关联对象，非原子操作 |
| OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC | @property (copy, nonatomic) | 复制关联对象，非原子操作 |
| OBJC_ASSOCIATION_RETAIN | @property (strong, atomic) | 强引用关联对象，原子操作 |
| OBJC_ASSOCIATION_COPY | @property (copy, atomic) | 复制关联对象，原子操作 |
5.应用讲解
5.1归档解档
首先我们先来思考一下我们常规的归档解档方案：
//第一步：实现协议NSCoding
@interface GofUser : NSObject<NSCoding> @property (nonatomic, strong) NSString *name; //!<姓名
@property (nonatomic, strong) NSString *phone; //!<电话 @end @implementation GofUser
//第二步：实现协议的两个方法
- (instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder {
if (self = [super init]) {
//需要解码的属性
self.name = [aDecoder decodeObjectForKey:@"name"];
self.phone = [aDecoder decodeObjectForKey:@"phone"];
}
return self;
} - (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder {
//需要编码的属性
[aCoder encodeObject:self.name forKey:@"name"];
[aCoder encodeObject:self.phone forKey:@"phone"];
} @end //第三步：归档
GofUser *user = [[GofUser alloc] init];
user.name = @"LeeGof";
user.phone = @""; [NSKeyedArchiver archiveRootObject:user toFile:[GofUser cacheMetadataFilePath]]; //第四步：解档
GofUser *user1 = [NSKeyedUnarchiver unarchiveObjectWithFile:[GofUser cacheMetadataFilePath]];
NSLog(@"name : %@ phone : %@", user1.name, user1.phone);
这里的GofUser类只有两个属性，如果要归档的类有100个属性怎么办？难道在NSCoding协议的两个方法各写100次吗？答案是否定的，我们可以用runtime的成员变量来实现。
//核心代码
- (instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder {
if (self = [super init]) {
unsigned int count = ;
Ivar *ivars = class_copyIvarList([self class], &count); for (int i = ; i < count; i++) {
//取出成员变量
Ivar ivar = ivars[i];
const char *name = ivar_getName(ivar);
//获取KEY
NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];
//解档
id value = [aDecoder decodeObjectForKey:key];
//KVC赋值
[self setValue:value forKey:key];
}
free(ivars);
}
return self;
} - (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder {
unsigned int count = ;
Ivar *ivars = class_copyIvarList([self class], &count); for (int i = ; i < count; i++) {
//取出成员变量
Ivar ivar = ivars[i];
const char *name = ivar_getName(ivar);
//获取KEY
NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];
//归档
[aCoder encodeObject:[self valueForKey:key] forKey:key];
}
free(ivars);
}
【思考】：使用这种方式，成员变量能否正常的归档和解档？
5.2关联对象
假设现在有这么一个应用场景：需要动态的给一个GofPerson类添加属性workSpace。
@interface GofPerson (GofWork) @property (nonatomic, strong) NSString *workSpace; //!<工作空间 @end static const void *s_WorkSpace = "s_WorkSpace";
@implementation GofPerson (GofWork) - (void)setWorkSpace:(NSString *)workSpace {
objc_setAssociatedObject(self, s_WorkSpace, workSpace, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
} - (NSString *)workSpace {
return objc_getAssociatedObject(self, s_WorkSpace);
} @end
6.小结
本篇讨论了Runtime中成员变量、属性、关联对象相关的内容。成员变量与属性是类的数据基础，合理地使用Runtime中的相关操作能让我们更加灵活地来处理与类数据相关的工作。