OC分类(类目/类别) 和类扩展

OC分类(类目/类别) 和类扩展 - 全解析

具体见： oschina -> MyDemo -> 011.FoundationLog-OC分类剖析

http://blog.csdn.net/u013378438/article/details/44491703

关于OC分类，非常重要的知识点：

>>分类能够对实例方法，类方法进行扩展，但不能够添加类的属性及实例变量。

>>分类能够像类本身一样，调用self来访问类的方法，属性。但对于通过新建.h与.m来写的分类来说，分类对于原始类的了解（即知道其中存在哪些方法，属性），仅通过原始类的接口文件(.h文件)，这与在类外部方法类定义的一些内容是一样的，仅仅能够看到.h中的定义。此时，分类对于原始类的属性的调用，仅能够通过存取方法，若直接访问_属性名称的话（属性名称仅在原始类的.m中可见）,则会提示未定义错误。

>>在使用分类中声明的方法时，需要导入分类的.h文件，才能让执行代码知道分类扩展方法的存在。实际上，由于在分类文件中我们已经导入了原始类的头文件，所以在使用分类时，仅仅导入分类头文件即可。

>>特别注意的是，如果新建一个分类，并且重写了覆盖原类中已有的方法，此种分类只要引入项目，就会替换原类中的同名方法，这种分类不需要在任何地方导入.h就可生效，即使删除掉分类.h只保留分类.m也会生效。将重写原类方法的多个分类.m集中到一个自己创建的FoundationLog.m文件中，此种分类仍会生效！

>>因为分类是会被子类继承的，所以只对NSObjec添加分类，那么所有的OC类均可以调用我们的扩展方法！

>>对于分类中声明的方法，我们可以不去实现，可以交由子类在需要时进行实现，这点和协议很像。区别是协议是<协议名>，而分类是(分类名)

>>对于类的私有方法，我们可以新建一个原类的分类，在将其声明为可见的（而不实现），这样在类外部就可以调用该类的私有函数了。

>>在分类中重写原类的方法，只要将该分类.m拖入项目中，分类就会覆盖原类该方法实现，即使不再任何地方导入分类.h也会覆盖

关于OC类扩展，非常重要的知识点：

>> 类扩展仅能够在原始类中声明（.h或.m中均可，在.m中声明的类扩展其定义的属性和方法均是私有的）

>> 类扩展的实现仅能够在原始类的.m中编写

>> 类扩展中声明的方法，必须在原类.m中进行实现，否则Xcode会编译警告。

类扩展与分类的区别如下：

>> OC分类属于Runtime运行时特性，是OC语言独有的创新，其他编程语言所不具备这样的特性！类扩展属于编译器特性，在编译阶段就会被添加合并到原类中！

OC运行时分类/类目的实现原理

typedef struct objc_class *Class; //Class其实就是一个objc_class结构体指针

struct objc_class { //struct objc_class结构体定义

    Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;

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

} OBJC2_UNAVAILABLE;

对以上OC类的具体分析如下：

>> isa表示一个Class对象的Class，也就是Meta Class。在面向对象设计中，一切都是对象，Class在设计中本身也是一个对象。我们会在objc-runtime-new.h文件找到证据，发现objc_class有以下定义：

struct objc_class : objc_object {
    // Class ISA;
    Class superclass;
    cache_t cache;             // formerly cache pointer and vtable
    class_data_bits_t bits;    // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags
    ......
}
由此可见，结构体objc_class也是继承objc_object，说明Class在设计中本身也是一个对象。

>> super_class表示实例对象对应的父类

>> name表示类名

>> ivars表示多个成员变量，它指向objc_ivar_list结构体。在runtime.h可以看到它的定义：

struct objc_ivar_list {
    int ivar_count                                           OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
    int space                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
    /* variable length structure */
    struct objc_ivar ivar_list[1]                            OBJC2_UNAVAILABLE;
}
objc_ivar_list其实就是一个链表，存储多个objc_ivar，而objc_ivar结构体存储类的单个成员变量信息。

>> methodLists表示方法列表，它指向objc_method_list结构体的二级指针，可以动态修改*methodLists的值来添加成员方法，也是Category实现原理，同样也解释Category不能添加实例变量的原因。

在runtime.h可以看到它的定义：

struct objc_method_list {
    struct objc_method_list *obsolete                        OBJC2_UNAVAILABLE;

    int method_count                                         OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
    int space                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
    /* variable length structure */
    struct objc_method method_list[1]                        OBJC2_UNAVAILABLE;
}
同理，objc_method_list也是一个链表，存储多个objc_method，而objc_method结构体存储类的某个方法的信息。

>> cache用来缓存经常访问的方法，它指向objc_cache结构体，后面会重点讲到。

>> protocols表示类遵循哪些协议

以下为转载内容：

iOS分类(category),类扩展(extension)—史上最全攻略

背景：

在大型项目，企业级开发中多人同时维护同一个类，此时程序员A因为某项需求只想给当前类currentClass添加一个方法newMethod，那该怎么办呢？
最简单粗暴的方式是把newMethod添加到currentClass中，然后直接实现该方法就OK了。
但考虑到OC是单继承的，子类可以拥有父类的方法和属性。
如果把newMethod写到currentClass中，那么currentClass的子类也会拥有newMethod。但真正的需求是只需要currentClass拥有newMethod，而currentClass的子类不会拥有。
苹果为了解决这个问题，就引入了分类（Category）的概念。

分类（Category）：

概念

分类（Category）是OC中的特有语法，它是表示一个指向分类的结构体的指针。原则上它只能增加方法，不能增加成员（实例）变量。具体原因看源码组成:

Category源码：

Category

Category 是表示一个指向分类的结构体的指针，其定义如下：

typedef struct objc_category *Category;

struct objc_category {

  char *category_name                          OBJC2_UNAVAILABLE; // 分类名

  char *class_name                             OBJC2_UNAVAILABLE; // 分类所属的类名

  struct objc_method_list *instance_methods    OBJC2_UNAVAILABLE; // 实例方法列表

  struct objc_method_list *class_methods       OBJC2_UNAVAILABLE; // 类方法列表

  struct objc_protocol_list *protocols         OBJC2_UNAVAILABLE; // 分类所实现的协议列表

}

通过上面我们可以发现，这个结构体主要包含了分类定义的实例方法与类方法，其中instance_methods 列表是 objc_class 中方法列表的一个子集，而class_methods列表是元类方法列表的一个子集。

但这个结构体里面

根本没有属性列表，

根本没有属性列表，

根本没有属性列表。

那么问题来了：

为什么在分类中声明属性时，运行不会出错呢？
既然分类不让添加属性，那为什么我写了@property仍然还以编译通过呢？

接下来我们探究下分类不能添加属性的实质原因：

我们知道在一个类中用@property声明属性，编译器会自动帮我们生成_成员变量和setter/getter，但分类的指针结构体中，根本没有属性列表。所以在分类中用@property声明属性，既无法生成_成员变量也无法生成setter/getter。
因此结论是：我们可以用@property声明属性，编译和运行都会通过，只要不使用程序也不会崩溃。但如果调用了_成员变量和setter/getter方法，报错就在所难免了。

报错原因如下:
//    programmer.nameWithoutSetterGetter = @"无setter/getter";    //调用setter，编译成功，运行报错为：（-[Programmer setNameWithSetterGetter:]: unrecognized selector sent to instance 0x7f9de358fd70'）

//    NSLog(@"%@",programmer.nameWithoutSetterGetter);           //调用getter，编译成功，运行报错为-[Programmer setNameWithSetterGetter:]: unrecognized selector sent to instance 0x7fe22be11ea0'

//    NSLog(@"%@",_nameWithoutSetterGetter);        　　　　　　　　//这是调用_成员变量,错误提示为：（Use of undeclared identifier '_nameWithoutSetterGetter'）

那接下来我们继续思考:
既然报错的根本原因是使用了系统没有生成的setter/getter方法，可不可以在手动添加setter/getter来避免崩溃，完成调用呢？
其实是可以的。由于OC是动态语言，方法真正的实现是通过runtime完成的，虽然系统不给我们生成setter/getter，但我们可以通过runtime手动添加setter/getter方法。那具体怎么实现呢？

代码实现如下:

按照这个思路，我们通过运行时手动添加这个方法。

#import <objc/runtime.h>

static NSString *nameWithSetterGetterKey = @"nameWithSetterGetterKey";   //定义一个key值

@implementation Programmer (Category)

//运行时实现setter方法

- (void)setNameWithSetterGetter:(NSString *)nameWithSetterGetter {

        objc_setAssociatedObject(self, &nameWithSetterGetterKey, nameWithSetterGetter, OBJC_ASSOCIATION_COPY);

}

//运行时实现getter方法

- (NSString *)nameWithSetterGetter {

    return objc_getAssociatedObject(self, &nameWithSetterGetterKey);

}

@end

实际使用效果

　　//通过runtime实现了setter/getter

    programmer.nameWithSetterGetter = @"Baby";    　　　　　　 //调用setter，成功

    NSLog(@"%@",programmer.nameWithSetterGetter);            //调用getter，成功

　　//NSLog(@"%@",_nameWithSetterGetter); 　　　　　　　　　　　　//这是调用_成员变量，错误提示为：（Use of undeclared identifier '_nameWithSetterGetter'）

   问题解决。但是注意，以上代码仅仅是手动实现了setter/getter方法，但调用_成员变量依然报错。

类扩展（Class Extension）

Extension是Category的一个特例。类扩展与分类相比只少了分类的名称，所以称之为“匿名分类”。
其实开发当中，我们几乎天天在使用。对于有些人来说像是最熟悉的陌生人。

类扩展格式：

@interface XXX ()

//私有属性

//私有方法（如果不实现，编译时会报警,Method definition for 'XXX' not found）

@end

作用：

为一个类添加额外的原来没有变量，方法和属性
一般的类扩展写到.m文件中
一般的私有属性写到.m文件中的类扩展中

类别与类扩展的区别：

①类别中原则上只能增加方法（能添加属性的的原因只是通过runtime解决无setter/getter的问题而已）；
②类扩展不仅可以增加方法，还可以增加实例变量（或者属性），只是该实例变量默认是@private类型的（

用范围只能在自身类，而不是子类或其他地方）；

③类扩展中声明的方法没被实现，编译器会报警，但是类别中的方法没被实现编译器是不会有任何警告的。这是因为类扩展是在编译阶段被添加合并到原类中，而类别是在运行时添加到类中。

④类扩展不能像类别那样拥有独立的实现.m文件，因为类扩展所声明的方法必须依托对应类的实现部分来实现。非要独立创建类扩展，只会生成一个类似protocol那样的.h文件，不会有.m文件。一般我们都是在原类的.m上声明类扩展，新建一个控制器，Apple默认就会在.m中提供类扩展！

⑤定义在 .m 文件中的类扩展方法为私有的，定义在 .h 文件（头文件）中的类扩展方法为公有的。类扩展是在 .m 文件中声明私有方法的非常好的方式。

注意：
1.分类是用于给原有类添加方法的,因为分类的结构体指针中，没有属性列表，只有方法列表。所以< 原则上讲它只能添加方法, 不能添加属性(成员变量),实际上可以通过其它方式添加属性> ;
2.分类中的可以写@property, 但不会生成setter/getter方法, 也不会生成实现以及私有的成员变量（编译时会报警告）;
3.可以在分类中访问原有类中.h中的属性;
4.如果分类中有和原有类同名的方法, 会优先调用分类中的方法, 就是说会忽略原有类的方法。所以同名方法调用的优先级为 分类 > 本类 > 父类。因此在开发中尽量不要覆盖原有类;

5.如果多个分类中都有和原有类中同名的方法, 那么调用该方法的时候执行谁由编译器决定；编译器会执行最后一个参与编译的分类中的方法。