实现

category无法添加成员变量，category编译之后，会生成struct _category_t类型的结构体，包含instance_methods(对象方法列表)，class_methods(类方法列表)，protocols(协议列表)，properties(属性列表)，没有类似ivars这样的成员变量列表

struct _category_t {
    const char *name;
    struct _class_t *cls;
    const struct _method_list_t *instance_methods;
    const struct _method_list_t *class_methods;
    const struct _protocol_list_t *protocols;
    const struct _prop_list_t *properties;
};

不过我们可以通过设置关联对象的方式添加属性，当我们#import <objc/runtime.h>之后，可以通过如下方法

OBJC_EXPORT void
objc_setAssociatedObject(id _Nonnull object, const void * _Nonnull key,
                         id _Nullable value, objc_AssociationPolicy policy);

OBJC_EXPORT id _Nullable
objc_getAssociatedObject(id _Nonnull object, const void * _Nonnull key);

OBJC_EXPORT void
objc_removeAssociatedObjects(id _Nonnull object);

其中objc_AssociationPolicy为如下结构，分别对应不同的属性声明(由于关联对象是通过全局Map维护，所以没有weak声明)

typedef OBJC_ENUM(uintptr_t, objc_AssociationPolicy) {
    OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0,           /**< Specifies a weak reference to the associated object. */
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1, /**< Specifies a strong reference to the associated object. 
                                            *   The association is not made atomically. */
    OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3,   /**< Specifies that the associated object is copied. 
                                            *   The association is not made atomically. */
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401,       /**< Specifies a strong reference to the associated object.
                                            *   The association is made atomically. */
    OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403          /**< Specifies that the associated object is copied.
                                            *   The association is made atomically. */
};

实现方式为：

//  .h文件
@property (nonatomic, copy) NSString *name;

//  .m文件
#import <objc/runtime.h>

- (void)setName:(NSString *)name {
    objc_setAssociatedObject(self, @selector(name), name, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
}

- (NSString *)name {
    return objc_getAssociatedObject(self, @selector(name));
}

原理

通过查看objc_setAssociatedObject源码得知，有一个AssociationsManager管理关联对象，其结构部署为：

AssociationsManager
AssociationsHashMap
ObjectAssociationMap
ObjcAssociation

image.png

objc_setAssociatedObject(id object, const void * key, id value, objc_AssociationPolicy policy);

AssociationsManager维护着一张AssociationsHashMap结构的HashMap，以objc_setAssociatedObject中第一个参数[object]作为key，找出对应的ObjectAssociationMap，ObjectAssociationMap也是一个Map，以我们传递的第二个参数[key]作为key，找出对应的ObjcAssociation(当我们这个key传递为nil，将删除ObjcAssociation键值对)，这个ObjcAssociation里面维护着两个参数，就是我们传递的后两个参数：[value]、[policy]。取值的时候就通过两个key，找出对应的值

总结

category添加成员变量的实现，实际上是通过一个双重Map来存储将要存储的属性值，第一层Map维护各个category分类的添加成员变量的实现，第二层Map，维护这个category中的成员变量赋值操作。