使用runtime给类动态添加方法并调用 - class_addMethod

上手开发 iOS 一段时间后，我发现并不能只着眼于完成需求，利用闲暇之余多研究其他的开发技巧，才能在有限时间内提升自己水平。当然，“其他开发技巧”这个命题对于任何一个开发领域都感觉不找边际，而对于我来说，尝试接触 objc/runtime 不失为是开始深入探索 iOS 开发的第一步。

刚了解 runtime 当然要从比较简单的 api 开始，今天就罗列整理一下 class_addMethod 的相关点：

首先从文档开始。

/**
 * Adds a new method to a class with a given name and implementation.
 *
 * @param cls The class to which to add a method.
 * @param name A selector that specifies the name of the method being added.
 * @param imp A function which is the implementation of the new method. The function must take at least two arguments—self and _cmd.
 * @param types An array of characters that describe the types of the arguments to the method.
 *
 * @return YES if the method was added successfully, otherwise NO
 *  (for example, the class already contains a method implementation with that name).
 *
 * @note class_addMethod will add an override of a superclass's implementation,
 *  but will not replace an existing implementation in this class.
 *  To change an existing implementation, use method_setImplementation.
 */
OBJC_EXPORT BOOL class_addMethod(Class cls, SEL name, IMP imp,
                                 const char *types)
     __OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_5, __IPHONE_2_0);

大意翻译一下，这个方法的作用是，给类添加一个新的方法和该方法的具体实现。分析一下这个方法需要的参数：

Class cls

cls 参数表示需要添加新方法的类。

SEL name

name 参数表示 selector 的方法名称，可以根据喜好自己进行命名。

IMP imp

imp 即 implementation ，表示由编译器生成的、指向实现方法的指针。也就是说，这个指针指向的方法就是我们要添加的方法。

const char *types

最后一个参数 *types 表示我们要添加的方法的返回值和参数。

简要介绍了 class_addMethod 中所需要的参数以及作用之后，我们就可以开始利用这个方法进行添加我们所需要的方法啦！在使用之前，我们首先要明确 Objective-C 作为一种动态语言，它会将部分代码放置在运行时的过程中执行，而不是编译时，所以在执行代码时，不仅仅需要的是编译器，也同时需要一个运行时环境（Runtime），为了满足一些需求，苹果开源了 Runtime Source 并提供了开放的 api 供开发者使用。

其次，我们需要知道在什么情况下需要调用 class_addMethod 这个方法。当项目中，需要继承某一个类（subclass），但是父类中并没有提供我需要的调用方法，而我又不清楚父类中某些方法的具体实现；或者，我需要为这个类写一个分类（category），在这个分类中，我可能需要替换/新增某个方法（注意：不推荐在分类中重写方法，而且也无法通过 super 来获取所谓父类的方法）。大致在这两种情况下，我们可以通过 class_addMethod 来实现我们想要的效果。

好了，说了这么多那么到底应该如何调用呢？如果不清楚使用方法，那么看说明书就是最好的方法。在 Apple 提供的文档中就有详细的使用方法（Objective-C Runtime Programming Guide - Dynamic Method Resolution），以下内容就以 myCar 这个类来详细说明一下具体的使用规则：

首先，既然要给某个类添加我们的方法，就应该继承或者给这个类写一个分类，这里我新建一个名为「myCar」的类，作为「Car」类的分类。

#import "Car+myCar.h"

@implementation Car (myCar)

@end

我们知道，在 Objective-C 中，正常的调用方法是通过消息机制（message）来实现的，那么如果类中没有找到发送的消息方法，系统就会进入找不到该方法的处理流程中，如果在这个流程中，我们加入我们所需要的新方法，就能实现运行过程中的动态添加了。这个流程或者说机制，就是 Objective-C 的 Message Forwarding

这个机制中所涉及的方法主要有两个：

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel

两个方法的唯一区别在于需要添加的是静态方法还是实例方法。我们就拿前者来说，既然要添加方法，我们就在「myCar」类中实现它，代码如下：

#import "Car+myCar.h"

void startEngine(id self, SEL _cmd) {
    NSLog(@"my car starts the engine");
}

@implementation Car (myCar)

@end

至此，我们实现了我们要添加的 startEngine 这个方法。这是一个 C 语言的函数，它至少包含了 self 和 _cmd 两个参数（self 代表着函数本身，而 _cmd 则是一个 SEL 数据体，包含了具体的方法地址）。如果要在这个方法中新增参数呢？见如下代码：

#import "Car+myCar.h"

void startEngine(id self, SEL _cmd, NSString *brand) {
    NSLog(@"my %@ car starts the engine", brand);
}

@implementation Car (myCar)

@end

只要在那两个必须的参数之后添加所需要的参数和类型就可以了，返回值同样道理，只要把方法名之前的 void 修改成我们想要的返回类型就可以，这里我们不需要返回值。

接着，我们重载 resolveInstanceMethod: 这个函数：

#import "Car+myCar.h"
#import <objc/runtime.h>

void startEngine(id self, SEL _cmd, NSString *brand) {
    NSLog(@"my %@ car starts the engine", brand);
}

@implementation Car (myCar)

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    if (sel == @selector(drive)) {
        class_addMethod([self class], sel, (IMP)startEngine, "v@:@");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

@end

解释一下，这个函数在 runtime 环境下，如果没有找到该方法的实现的话就会执行。第一行判断的是传入的 SEL 名称是否匹配，接着调用 class_addMethod 方法，传入相应的参数。其中第三个参数传入的是我们添加的 C 语言函数的实现，也就是说，第三个参数的名称要和添加的具体函数名称一致。第四个参数指的是函数的返回值以及参数内容。

至于该类方法的返回值，在我测试的时候，无论这个 BOOL 值是多少，并不会影响我们的执行目标，一般返回 YES 即可。

如果觉得用 C 语言风格写新函数比较不适应，那么可以改写成以下的代码：

@implementation Car (myCar)

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    if (sel == @selector(drive)) {
        class_addMethod([self class], sel, class_getMethodImplementation(self, @selector(startEngine:)), "s@:@");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

- (void)startEngine:(NSString *)brand {
    NSLog(@"my %@ car starts the engine", brand);
}

@end

其中 class_getMethodImplementation 意思就是获取 SEL 的具体实现的指针。

然后创建一个新的类「DynamicSelector」，在这个新类中我们实现对「Car」的动态添加方法。

#import "DynamicSelector.h"
#import "Car+myCar.h"

@implementation DynamicSelector

- (void)dynamicAddMethod {
    Car *c = [[Car alloc] init];
    [c performSelector:@selector(drive) withObject:@"bmw"];
}

@end

注意，在这里就不能使用 [self method:] 进行调用了，因为我们添加的方法是在运行时才执行，而编译器只负责编译时的方法检索，一旦对一个对象没有检索到它的 drive 方法，就会报错，所以这里我们使用 performSelector:withObject: 来进行调用，保存，运行。

-- ::17.207 objc-runtime[:] my bmw car starts the engine
Program ended with exit code: 

打印结果符合我们期望实现的目标。如果需要返回值，方法类似。

项目已上传至 https://github.com/zhangqifan/class_addMethod 有需要的可以 clone 源码，如需指正请 push issue。

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