Objective C运行时(runtime)技术的几个要点总结

前言:

         Objective C的runtime技术功能非常强大,能够在运行时获取并修改类的各种信息,包括获取方法列表、属性列表、变量列表,修改方法、属性,增加方法,属性等等,本文对相关的几个要点做了一个小结。

目录:

(1)使用class_replaceMethod/class_addMethod函数在运行时对函数进行动态替换或增加新函数

(2)重载forwardingTargetForSelector,将无法处理的selector转发给其他对象

(3)重载resolveInstanceMethod,从而在无法处理某个selector时,动态添加一个selector

(4)使用class_copyPropertyListproperty_getName获取类的属性列表及每个属性的名称

  (5) 使用class_copyMethodList获取类的所有方法列表

  (6) 总结

 

(1)在运行时对函数进行动态替换 class_replaceMethod

      使用该函数可以在运行时动态替换某个类的函数实现,这样做有什么用呢?最起码,可以实现类似windowshook效果,即截获系统类的某个实例函数,然后塞一些自己的东西进去,比如打个log什么的。

示例代码:

IMP orginIMP;
NSString * MyUppercaseString(id SELF, SEL _cmd)
{
    NSLog(@"begin uppercaseString");
    NSString *str = orginIMP (SELF, _cmd);(3)
    NSLog(@"end uppercaseString");
    return str;
}
-(void)testReplaceMethod
{
      Class strcls = [NSString class];
      SEL  oriUppercaseString = @selector(uppercaseString);
      orginIMP = [NSStringinstanceMethodForSelector:oriUppercaseString];  (1)  
      IMP imp2 = class_replaceMethod(strcls,oriUppercaseString,(IMP)MyUppercaseString,NULL);(2)
      NSString *s = "hello world";
      NSLog(@"%@",[s uppercaseString]];
}

执行结果为:

begin uppercaseString

end uppercaseString

HELLO WORLD

这段代码的作用就是

(1)得到uppercaseString这个函数的函数指针存到变量orginIMP中

(2)将NSString类中的uppercaseString函数的实现替换为自己定义的MyUppercaseString

(3)在MyUppercaseString中,先执行了自己的log代码,然后再调用之前保存的uppercaseString的系统实现,这样就在系统函数执行之前加入自己的东西,后面每次对NSString调用uppercaseString的时候,都会打印出log来

 与class_replaceMethod相仿,class_addMethod可以在运行时为类增加一个函数。

(2)当某个对象不能接受某个selector时,将对该selector的调用转发给另一个对象- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector

     forwardingTargetForSelector是NSObject的函数,用户可以在派生类中对其重载,从而将无法处理的selector转发给另一个对象。还是以上面的uppercaseString为例,如果用户自己定义的CA类的对象a,没有uppercaseString这样一个实例函数,那么在不调用respondSelector的情况下,直接执行[a performSelector:@selector"uppercaseString"],那么执行时一定会crash,此时,如果CA实现了forwardingTargetForSelector函数,并返回一个NSString对象,那么就相对于对该NSString对象执行了uppercaseString函数,此时就不会crash了。当然实现这个函数的目的并不仅仅是为了程序不crash那么简单,在实现装饰者模式时,也可以使用该函数进行消息转发。

示例代码:

 1 @interface CA : NSObject
 3 -(void)f;
 4 
 5 @end
 6 
 7 @implementation CA
 8 
 9 - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
11 {
13     if (aSelector == @selector(uppercaseString))
15     {
17         return@"hello world";
19     }
21 }

 

测试代码:

CA *a = [CA new];

 NSString * s = [a performSelector:@selector(uppercaseString)];

NSLog(@"%@",s);

 

测试代码的输出为:HELLO WORLD 

 ps:这里有个问题,CA类的对象不能接收@selector(uppercaseString),那么如果我在forwardingTargetForSelector函数中用class_addMethod给CA类增加一个uppercaseString函数,然后返回self,可行吗?经过试验,这样会crash,此时CA类其实已经有了uppercaseString函数,但是不知道为什么不能调用,如果此时new一个CA类的对象,并返回,是可以成功的。

(3)当某个对象不能接受某个selector时,向对象所属的类动态添加所需的selector

+ (BOOL) resolveInstanceMethod:(SEL)aSEL 

     这个函数与forwardingTargetForSelector类似,都会在对象不能接受某个selector时触发,执行起来略有差别。前者的目的主要在于给客户一个机会来向该对象添加所需的selector,后者的目的在于允许用户将selector转发给另一个对象。另外触发时机也不完全一样,该函数是个类函数,在程序刚启动,界面尚未显示出时,就会被调用。

     在类不能处理某个selector的情况下,如果类重载了该函数,并使用class_addMethod添加了相应的selector,并返回YES,那么后面forwardingTargetForSelector就不会被调用,如果在该函数中没有添加相应的selector,那么不管返回什么,后面都会继续调用forwardingTargetForSelector,如果在forwardingTargetForSelector并未返回能接受该selector的对象,那么resolveInstanceMethod会再次被触发,这一次,如果仍然不添加selector,程序就会报异常

代码示例一:

 1 @implementation CA
 3 void dynamicMethodIMP(id self, SEL _cmd)
 5 {    
 7      printf("SEL %s did not exist\n",sel_getName(_cmd));
 9 }
10 
11 + (BOOL) resolveInstanceMethod:(SEL)aSEL
13 {
15     if (aSEL == @selector(t))
17     {
19         class_addMethod([selfclass], aSEL, (IMP) dynamicMethodIMP, "v@:");
21         return YES;
23     }
25     return [superresolveInstanceMethod:aSEL];
27 }
28 
29 @end
 

测试代码:

  CA * ca = [CA new]

  [ca performSelector:@selector(t)];  

  

 

执行结果

   SEL t did not exist

 

示例代码二:

@implementation CA

void dynamicMethodIMP(id self, SEL _cmd)
{
    printf("SEL %s did not exist\n",sel_getName(_cmd));
}

+ (BOOL) resolveInstanceMethod:(SEL)aSEL
{
    return  YES;
}
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
{
    if (aSelector == @selector(uppercaseString))
    {
        return @"hello world";
    }
}
测试代码 :

 a = [[CA alloc]init];
 NSLog(@"%@",[a performSelector:@selector(uppercaseString)];

  

该测试代码的输出为:HELLO WORLD 

对于该测试代码,由于a没有uppercaseString函数,因此会触发resolveInstanceMethod,但是由于该函数并没有添加selector,因此运行时发现找不到该函数,会触发

forwardingTargetForSelector函数,在forwardingTargetForSelector函数中,返回了一个NSString "hello world",因此会由该string来执行uppercaseString函数,最终返回大写的hello world。

 

示例代码三:

@implementation CA

+ (BOOL) resolveInstanceMethod:(SEL)aSEL
{
    return  YES;
}
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
{
    return nil;
  }
 测试代码:

1  a = [[CA alloc]init];
2  NSLog(@"%@",[a performSelector:@selector(uppercaseString)];

  

  

这段代码的执行顺序为:

 (1):首先在程序刚执行,AppDelegate都还没有出来时,resolveInstanceMethod就被触发,

 

(2)等测试代码执行时,forwardingTargetForSelector被调用

(3)由于forwardingTargetForSelector返回了nil,因此运行时还是找不到uppercaseString selector,这时又会触发resolveInstanceMethod,由于还是没有加入selector,于是会crash。

 

(4) 使用class_copyPropertyList及property_getName获取类的属性列表及每个属性的名称

  

    u_int               count;
    objc_property_t*    properties= class_copyPropertyList([UIView class], &count);
    for (int i = 0; i < count ; i++)
    {
        const char* propertyName = property_getName(properties[i]);
        NSString *strName = [NSString  stringWithCString:propertyName encoding:NSUTF8StringEncoding];
        NSLog(@"%@",strName);
    }

 以上代码获取了UIView的所有属性并打印属性名称, 输出结果为:

 skipsSubviewEnumeration
 viewTraversalMark
 viewDelegate
 monitorsSubtree
 backgroundColorSystemColorName
 gesturesEnabled
 deliversTouchesForGesturesToSuperview
 userInteractionEnabled
 tag
 layer
 _boundsWidthVariable
 _boundsHeightVariable
 _minXVariable
 _minYVariable
 _internalConstraints
 _dependentConstraints
 _constraintsExceptingSubviewAutoresizingConstraints
 _shouldArchiveUIAppearanceTags

 

 

(5) 使用class_copyMethodList获取类的所有方法列表

    获取到的数据是一个Method数组,Method数据结构中包含了函数的名称、参数、返回值等信息,以下代码以获取名称为例:

    u_int               count;
    Method*    methods= class_copyMethodList([UIView class], &count);
    for (int i = 0; i < count ; i++)
    {
        SEL name = method_getName(methods[i]);
        NSString *strName = [NSString  stringWithCString:sel_getName(name) encoding:NSUTF8StringEncoding];
        NSLog(@"%@",strName);
    }

  代码执行后将输出UIView所有函数的名称,具体结果略。

     其他一些相关函数:

    

1.SEL method_getName(Method m) 由Method得到SEL
2.IMP method_getImplementation(Method m)  由Method得到IMP函数指针
3.const char *method_getTypeEncoding(Method m)  由Method得到类型编码信息
4.unsigned int method_getNumberOfArguments(Method m)获取参数个数
5.char *method_copyReturnType(Method m)  得到返回值类型名称
6.IMP method_setImplementation(Method m, IMP imp)  为该方法设置一个新的实现

 

(6)总结

       总而言之,使用runtime技术能做些什么事情呢?

       可以在运行时,在不继承也不category的情况下,为各种类(包括系统的类)做很多操作,具体包括:

  •    增加
增加函数:class_addMethod
增加实例变量:class_addIvar
增加属性:@dynamic标签,或者class_addMethod,因为属性其实就是由getter和setter函数组成
增加Protocol:class_addProtocol (说实话我真不知道动态增加一个protocol有什么用,-_-!!)
  •    获取  
获取函数列表及每个函数的信息(函数指针、函数名等等):class_getClassMethod method_getName ...
获取属性列表及每个属性的信息:class_copyPropertyList property_getName
获取类本身的信息,如类名等:class_getName class_getInstanceSize
获取变量列表及变量信息:class_copyIvarList
获取变量的值
  •    替换
将实例替换成另一个类:object_setClass
将函数替换成一个函数实现:class_replaceMethod
直接通过char *格式的名称来修改变量的值,而不是通过变量

  

    

   参考资料:(1)Objective-C Runtime Reference

               (2)深入浅出Cocoa之消息   

               (3)objective-c 编程总结(第六篇)运行时操作 - 方法交换

                (4)Runtime of Objective-C

 

posted @ 2013-06-27 21:00 酷酷的冥王星 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏