Category 詳解（一）—— 源碼層面解析分類衝突問題

寫在前面

這個系列的文章僅僅對 Category 的實如今源碼層面作必定的分析，你們仍是要多上手嘗試，你會發現不少有意思的問題，例如：
若是你的工程和你使用的第三方庫，產生了方法重名，在你開啓了 LTO 優化的先後，你會發現分別調用到了第三方庫和你的主工程方法中，這又是爲何呢？容許我在開頭就挖個坑，這是個頗有意思的問題，等我有空會寫一篇文章。

這裏有幾點要說明的：

1. 蘋果開源的代碼對於咱們的意義僅僅只指導，不可所有相信
2. rewrite 是 Xcode 工具鏈中的一項，實際上編譯後產生的 c++ 代碼不等於真正執行的代碼，若是想要知道真正運行的代碼，應當採起彙編調試的方式。

前情

Category相信你們都有使用過，利用分類能夠對一些系統類進行擴展，分模塊等等。咱們先來構造個分類看一下：

// Person類
- (void)run {
    NSLog(@"run");
}
複製代碼

// Person+Test 分類
- (void)test {
    NSLog(@"test");
}
 
+ (void)test2 {
    NSLog(@"test2");
}
複製代碼

這樣咱們就能夠在引入頭文件後調用對應的方法。

咱們都知道，調用方法的時候是經過objc_msgSend(self, SEL)來實現的，那麼會產生問題：

person的類對象中有沒有存儲分類中的實例方法？Person+Test會不會有本身的分類對象，將分類中的實例方法存放在分類對象中呢？
先說結論：不論有沒有分類，每一個類都只有一個類對象，分類中的方法也是存儲在Person類的類對象中的。

結構體解析

首先咱們 cd 到 Person+Eat 的目錄下，而後執行 clang rewrite-objc Person+Test.m，這樣Person+Test.m就被轉化爲了c++的代碼 Person+Test.cpp

這個文件比較長，咱們直接看 _category_t 這個結構體，這個結構體是每個分類的結構

而後再找到這個結構體初始化的地方：

經過這裏咱們就能看出，Person+Test的初始化時，類名叫作 Person，有實例方法和類方法，其餘都是空，那麼讓咱們來看看實例方法和類方法初始化的地方：

不難看出也正好對應這 Person+Test 分類中的兩個方法，- (void)test 和 + (void)test2

方法合併

實際上這些方法、屬性、協議，都是在運行時經過runtime進行合併的，要了解這個合併的過程，就須要閱讀runtime的源碼。下面是本次閱讀runtime源碼的一些過程：

• 下載 runtime 源碼，老的版本須要經過 cmake 來生成 Xcode 項目，而比較新的版本則是已經幫你作好了，此次下載的版本是objc4-781。
• 找到 objc-os.mm 這個文件，這個文件是 runtime 的入口文件。
• 在 objc-os.mm 中找到 void _objc_init(void)這個方法，這個方法是運行時的初始化方法。
• 在 _objc_init 方法最後，調用了_dyld_objc_notify_register 函數，這個函數裏有個參數是 map_images，咱們點進 map_images 看一下。
• 注意map_images 調了一個函數 map_images_nolock(count, pahts, mhdrs)，咱們點進去。
• 這個函數比較長，咱們到最下面找到 _read_images(hList, hCount, totalClasses, unoptimizedTotalClasses)，點進去。
• 在中間偏下的部分，咱們能夠看到這麼一段代碼，調用了 load_categories_nolock(hi)，點進去。

• 在中間位置找到了核心函數，核心函數是 attachCategories(cls, &lc, 1, ATTACH_EXISTING)，點進去，看一下方法註釋。

這個方法中，將全部的category中的方法、屬性、協議，整合到二維數組method_list_t mlists中，而後調用 attachLists 方法進行attach，咱們來看一下這個方法裏的代碼

void attachLists(List* const * addedLists, uint32_t addedCount) {
    if (addedCount == 0) return;
 
    if (hasArray()) {
    // many lists -> many lists
    uint32_t oldCount = array()->count;
    uint32_t newCount = oldCount + addedCount;
    // 從新分配內存，由於要進行合併，因此原來分配的內存不夠了
    setArray((array_t *)realloc(array(), array_t::byteSize(newCount)));
    array()->count = newCount;
    // 將array()原有的list拷貝到新list的尾部
    memmove(array()->lists + addedCount, array()->lists,
            oldCount * sizeof(array()->lists[0]));
    // 將新的方法list拷貝到list的頭部
    memcpy(array()->lists, addedLists,
            addedCount * sizeof(array()->lists[0]));
    }
    else if (!list  &&  addedCount == 1) {
        // 0 lists -> 1 list
        list = addedLists[0];
    }
    else {
        // 1 list -> many lists
        List* oldList = list;
        uint32_t oldCount = oldList ? 1 : 0;
        uint32_t newCount = oldCount + addedCount;
        setArray((array_t *)malloc(array_t::byteSize(newCount)));
        array()->count = newCount;
        if (oldList) array()->lists[addedCount] = oldList;
        memcpy(array()->lists, addedLists,
                addedCount * sizeof(array()->lists[0]));
    }
}
複製代碼

總結：

這裏咱們看到，最終合併的方法列表的存儲結構是順序表，而查找時也是順序查找的。

分類方法會覆蓋原類方法的緣由是由於原類方法被放在了list最後（memmove操做）。

後加載的分類方法會覆蓋前面的分類方法是由於，在 map_images_nolock 函數中，採用的是while(i--)的方式，所以後加載的分類會排在前面。

寫在後面

這篇文章中沒有把全部的源碼拿出來，你們應當對着源碼親自上手看一看。 文中若有錯誤，歡迎指出。