Runtime源码 —— 关于category的一个问题

关于category的文章太多了,有介绍用法的,也有介绍源码的。流传较广的应该算是美团那篇深入理解Objective-C:Category

原本我已经不打算写了,但是在我做验证测试的时候发现了一个问题。这个问题在我看过的其他文章中从来没人提起过,包括美团那篇。我花了不少时间来研究,但因为一篇佐证的文章都找不到,所以依然不敢肯定自己的结论。

现在我只能认为是由于runtime的更新导致了不一致。这篇文章,只为记录下这个问题。欢迎对此有更深入理解的小伙伴给我留言,不胜感激。

本文不会对category做系统的分析,如果对category不太了解的请先阅读美团那篇文章。

结论

首先看看其他文章中给出的一个结论:

  • 分类是在运行时被附加到相关类上的

我测试下来的结论是:

  • 对系统提供的类做分类,分类是在运行时附加到相关类上的
  • 对自己创建的类做分类,分类是在编译期附加到相关类上的

在其他文章中,根本没有这样的区分,分类全部都是在运行时附加上去的,附加时的调用栈也很清晰:

attachCategories调用栈.png

过程

最开始我对其他文章给出的结论是深信不疑的,因为所有的文章都是这么说的。我只是想写代码做一下验证。

为了验证那个结论,我创建了这些类:

测试分类.png
  1. 对NSObject和NSViewController创建的分类
  2. 对ZNObject创建的分类,ZNObject继承于NSObject
  3. 对ZNViewController创建的分类,ZNViewController继承于NSViewController

我在attachCategories()方法里面添加了一点代码,用于打印出class和category,代码如下:

我不会分析这个方法,只需要注意我添加了()的那一行*

static void 
attachCategories(Class cls, category_list *cats, bool flush_caches)
{
    if (!cats) return;
    if (PrintReplacedMethods) printReplacements(cls, cats);
    bool isMeta = cls->isMetaClass();

    // fixme rearrange to remove these intermediate allocations
    method_list_t **mlists = (method_list_t **)
        malloc(cats->count * sizeof(*mlists));
    property_list_t **proplists = (property_list_t **)
        malloc(cats->count * sizeof(*proplists));
    protocol_list_t **protolists = (protocol_list_t **)
        malloc(cats->count * sizeof(*protolists));

    // Count backwards through cats to get newest categories first
    int mcount = 0;
    int propcount = 0;
    int protocount = 0;
    int i = cats->count;
    bool fromBundle = NO;
    while (i--) {
        auto& entry = cats->list[i];
        method_list_t *mlist = entry.cat->methodsForMeta(isMeta);

(*)    printf("class name is: %s, category name is: %s\n", cls->mangledName(), (*(entry.cat)).name);
        
        if (mlist) {
            mlists[mcount++] = mlist;
            fromBundle |= entry.hi->isBundle();
        }

        property_list_t *proplist = 
            entry.cat->propertiesForMeta(isMeta, entry.hi);
        if (proplist) {
            proplists[propcount++] = proplist;
        }

        protocol_list_t *protolist = entry.cat->protocols;
        if (protolist) {
            protolists[protocount++] = protolist;
        }
    }

    auto rw = cls->data();

    prepareMethodLists(cls, mlists, mcount, NO, fromBundle);
    rw->methods.attachLists(mlists, mcount);
    free(mlists);
    if (flush_caches  &&  mcount > 0) flushCaches(cls);
    rw->properties.attachLists(proplists, propcount);
    free(proplists);
    rw->protocols.attachLists(protolists, protocount);
    free(protolists);
}

运行之前,我预期上面写的4个分类都可以打印出来,格式应该是这样的:

预期结果,这4行应该穿插在结果当中:
...
class name is: NSObject, category name is: NSObjAddition
...
class name is: NSViewController, category name is: NSVCAddition
...
class name is: ZNObject, category name is: MyObjAddition
...
class name is: ZNViewController, category name is: MyVCAddition
...

结果当然不是这样的,不然我也不会写这篇文章了:

NSObjAddition.png
NSVCAddition.png

前2个分类都顺利找到了,但是后两个分类却搜索不到。

为了更清晰一点,我把那行printf修改了一下,这样可以过滤掉无关的信息:

if (!strcmp((*(entry.cat)).name, "NSObjAddition")
    || !strcmp((*(entry.cat)).name, "MyObjAddition")
    || !strcmp((*(entry.cat)).name, "NSVCAddition")
    || !strcmp((*(entry.cat)).name, "MyVCAddition")) {
    printf("class name is: %s, category name is: %s\n", cls->mangledName(), (*(entry.cat)).name);
}

结果当然还是一样的:

屏幕快照 2017-02-24 上午11.54.02.png

一共只有两行,而不是预期的四行。

我一度以为是在类首次被调用时,通过realizeClass()方法调用methodizeClass()再调用attachCategories()进行的,然而即使我主动调用了category中的方法,还是不会有信息打印出来。

所以问题就来了,上图中2和3两块的category究竟是什么时候被附加到类上的呢?

猜测:既然在运行期找不到附加的过程,那是不是编译期就已经做完这个操作了呢?

为了验证这个猜测,我在之前创建的ZNObject+MyObjAddition分类中添加了一个方法:

// ZNObject+MyObjAddition.h
#import "ZNObject.h"
@interface ZNObject (MyObjAddition)
- (void)printMyObjAddition;
@end

// ZNObject+MyObjAddition.m
#import "ZNObject+MyObjAddition.h"
@implementation ZNObject (MyObjAddition)
- (void)printMyObjAddition {
    NSLog(@"MyObjAddition");
}
@end

接着在_objc_init()方法的最开始添加了一个断点,然后获取了一下ZNObject类的方法列表:

ZNObject分类方法.png

可以看到分类的方法这个时候已经在baseMethodList中了,所以说在编译期结束的时候分类就已经附加完成了。

我又对NSObject做了相同的测试,结果是NSObject+NSObjAddition分类的方法在这个时候并没有被添加进来。确实就是在attachCategories()方法中被添加的。

所以才有了文章最开始我放出的那个结论,这里再列一下作为本文的结尾吧:

  • 对系统提供的类做分类,分类是在运行时附加到相关类上的
  • 对自己创建的类做分类,分类是在编译期附加到相关类上的

这就是我测试下来的结论,这个结论看起来实在是太奇怪了。也完全找不到相关文章佐证,所以。。。

如果有同学对此有更深入的研究,请一定留言,不甚感激!

ps:这个过程也告诉我一个信息,即使几乎所有人都那么说,结果也可能是错误的,纸上得来终觉浅呀~

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