不能给分类添加属性原因的探究

在开发过程中我们一般只给分类添加方法而不会添加属性。现在就来讨论一下这其中的原因。

首先要明确一点的是可以给分类添加属性,但是不能添加成员变量。一旦给分类添加成员变量则编译不能通过,会报错。

给分类添加成员变量

然后还要明确的是在普通类中添加一个属性,系统在编译的时候会自动为我们做三件事:

  1. 会在.h文件中生成一个带下横线的成员变量;
  2. 会在.h文件中生成这个属性的set和get方法的声明;
  3. 会在.m文件中生成这个属性的set和get方法的实现。

但是给分类添加一个属性,系统在编译的时候只会为我们做一件事:

会在.h文件中生成这个属性的set和get方法的声明。

到此大家可能就会有一个疑问了,为什么给分类手动添加成员变量会报错?为什么给分类添加完属性之后,在编译的时候不会像普通类一样自动生成一个成员变量呢?究其原因还是要从Runtime的源码来进行分析。

分类不能生成成员变量的原因:

分类会在程序编译结束的时候变为以下的数据结构(分类的底层结构):

struct _category_t {
     const char *name;
     struct _class_t *cls;
     const struct _method_list_t *instance_methods;
     const struct _method_list_t *class_methods;
     const struct _protocol_list_t *protocols;
     const struct _prop_list_t *properties;
 };

由上面的结构体可以看出分类是可以添加属性的,并且在程序编译结束的时候会存储在结构体中的properties元素中。这也就解释了前面所说的可以给分类添加属性的原因。

普通类在程序编译结束的时候变为以下的数据结构(普通类的底层结构):

typedef struct objc_class *Class;

 struct objc_class {
     Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;

 #if !__OBJC2__
     Class _Nullable super_class                              OBJC2_UNAVAILABLE;
     const char * _Nonnull name                               OBJC2_UNAVAILABLE;
     long version                                             OBJC2_UNAVAILABLE;
     long info                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
     long instance_size                                       OBJC2_UNAVAILABLE;
     struct objc_ivar_list * _Nullable ivars                  OBJC2_UNAVAILABLE;
     struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists                    OBJC2_UNAVAILABLE;
     struct objc_cache * _Nonnull cache                       OBJC2_UNAVAILABLE;
     struct objc_protocol_list * _Nullable protocols          OBJC2_UNAVAILABLE;
 #endif

 } OBJC2_UNAVAILABLE;

由此可以看出普通类的底层结构其实也是一个结构体,这与上面的分类的底层结构相比较可以看出,分类比普通类少了一个"struct objc_ivar_list * _Nullable ivars"元素,所以给分类添加完属性之后,系统在编译的时候不会自动生成带下横线的成员变量,因为分类的结构体中没有地方进行存储;

上述是从代码的角度分析为何不能在分类中添加成员变量,还可以从程序运行的角度来进行分析:分类在程序运行的时候会利用Runtime运行时机制把分类中的方法合并到原类中去,而在程序运行的时候,原类的内存分布就已经确定了,不允许再在原类中添加实例变量了,因为那样会改变原类的内存分布。而类拓展可以给原类增加实例变量的原因就在于,类拓展是在程序编译的时候把成员变量添加到原类中去的,而在程序编译的时候,原类的内存分布还没有确定下来了,所以能够进行添加。

如果想让分类也和原类一样,在分类中添加完属性之后,其他类能够正常地使用点语法来给这个属性赋值和取值,就应该在分类中使用关联对象的方式。

关联对象方式探秘

应当注意的是,当使用关联对象的方式给分类添加属性之后,在程序编译结束的时候,会产生这个属性的set、get方法的声明以及set、get方法的实现,并且会把这些东西存放在struct _category_t结构体(分类的底层实现)中,但还是不会产生带下横线的成员变量。原因上面已经解释过了。

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