概念

1. 如何动态创建一个类？

Class TPerson = objc_allocateClassPair([NSObject class], "TPerson", 0);
class_addIvar(TPerson, "nickName", sizeof(NSString *), log2(sizeof(NSString *)), "@");
objc_registerClassPair(TPerson);

那么objc_allocateClassPair是如何实现的呢？

Class objc_allocateClassPair(Class superclass, const char *name, 
                             size_t extraBytes)
{
    Class cls, meta;

    // 如果已经存在相同名称的类，则创建失败，直接返回nil
    if (look_up_class(name, NO, NO)) return nil;

    mutex_locker_t lock(runtimeLock);

    // Fail if the class name is in use.
    // Fail if the superclass isn't kosher.
    if (getClassExceptSomeSwift(name)  ||
        !verifySuperclass(superclass, true/*rootOK*/))
    {
        return nil;
    }

    // Allocate new classes.
    cls  = alloc_class_for_subclass(superclass, extraBytes);
    meta = alloc_class_for_subclass(superclass, extraBytes);

    // fixme mangle the name if it looks swift-y?
    objc_initializeClassPair_internal(superclass, name, cls, meta);

    return cls;
}

由代码可知，objc_allocateClassPair有3个参数：

• 需要创建的类的父类
• 需要创建的类名
• 需要创建的类的内存容量

创建一个类的时候，首先我们要判断是否已经存在相同名称的类，如果存在则创建失败，直接返回nil；其次还需要判断其父类是否已经实现，如果没有实现也会创建失败；然后调用

static void objc_initializeClassPair_internal(Class superclass, const char *name, Class cls, Class meta)

进行创建类的相关信息，设置类和元类的data数据如rw/ro，并绑定父类、子类、元类的关系；最后将该类加入到存放class的表中。

2. 添加成员变量

添加成员变量的实现如下：

BOOL class_addIvar(Class cls, const char *name, size_t size, 
              uint8_t alignment, const char *type)
{
    ...... 

    // Can only add ivars to in-construction classes.
    if (!(cls->data()->flags & RW_CONSTRUCTING)) {
        return NO;
    }

    // Check for existing ivar with this name, unless it's anonymous.
    // Check for too-big ivar.
    // fixme check for superclass ivar too?
    if ((name  &&  getIvar(cls, name))  ||  size > UINT32_MAX) {
        return NO;
    }

    class_ro_t *ro_w = make_ro_writeable(cls->data());

    // fixme allocate less memory here
    
    ivar_list_t *oldlist, *newlist;
    if ((oldlist = (ivar_list_t *)cls->data()->ro->ivars)) {
        size_t oldsize = oldlist->byteSize();
        newlist = (ivar_list_t *)calloc(oldsize + oldlist->entsize(), 1);
        memcpy(newlist, oldlist, oldsize);
        free(oldlist);
    } else {
        newlist = (ivar_list_t *)calloc(sizeof(ivar_list_t), 1);
        newlist->entsizeAndFlags = (uint32_t)sizeof(ivar_t);
    }
    
    ......

    ro_w->ivars = newlist;
    cls->setInstanceSize((uint32_t)(offset + size));

    // Ivar layout updated in registerClass.

    return YES;
}

由代码可知，需要传入的参数如下：

• 需要创建成员变量的类
• 成员变量的名称
• 成员变量的内存容量
• 该成员变量的内存对齐所偏移的量
• 成员变量的类型

给类添加成员变量时，首先要确定该类是正在构造的类；其次需要确定该变量名称的唯一性，即在作用域内的唯一性，且不是内存超大类型的变量；然后对已经创建的内存进行扩容，将新的变量写入到ro的ivars中。

3. 注册类

• 将类的状态置为RW_CONSTRUCTED
• 将类插入存储类的表中

void objc_registerClassPair(Class cls)
{
    mutex_locker_t lock(runtimeLock);

    checkIsKnownClass(cls);

    ......

    // Clear "under construction" bit, set "done constructing" bit
    cls->ISA()->changeInfo(RW_CONSTRUCTED, RW_CONSTRUCTING | RW_REALIZING);
    cls->changeInfo(RW_CONSTRUCTED, RW_CONSTRUCTING | RW_REALIZING);

    // Add to named class table.
    addNamedClass(cls, cls->data()->ro->name);
}

这样，动态创建类就完成了。上面的例子中，我们不止创建了一个名称为TPerson的类，并且为该类创建了一个名称为nickName类型为NSString的成员变量。我们可以打印验证结果：

id person = [TPerson alloc];
[person setValue:@"chengXuYuan" forKey:@"nickName"];
NSLog(@"--%@--",[person valueForKey:@"nickName"]);

结果为：
--chengXuYuan--

题目

1. 以下成员变量是否能够添加成功？为什么？

Class TPerson = objc_allocateClassPair([NSObject class], "TPerson", 0);
objc_registerClassPair(TPerson);
class_addIvar(TPerson, "nickName", sizeof(NSString *), log2(sizeof(NSString *)), "@");

答案：不能添加成功。因为成员变量是存在于class的class_ro_t中，当我们调用objc_registerClassPair注册完类之后，类的状态就置为RW_CONSTRUCTED，而在调用class_addIvar添加成员变量的时候，会判断当前类的状态是否是RW_CONSTRUCTED，如果是则会添加成员变量失败。简而言之，成员变量存在ro中，创建类成功之后ro就是不可变的，所以就不能添加成员变量了。

2. 是否可以添加property？如果可以，如何添加？

答案：可以添加，因为property是存在rw里的，所以可以在任意时刻添加。首先我们来看一下添加属性的API:

BOOL 
class_addProperty(Class cls, const char *name, 
                  const objc_property_attribute_t *attrs, unsigned int n)
{
    return _class_addProperty(cls, name, attrs, n, NO);
}

static bool 
_class_addProperty(Class cls, const char *name, 
                   const objc_property_attribute_t *attrs, unsigned int count, 
                   bool replace)
{
    if (!cls) return NO;
    if (!name) return NO;

    property_t *prop = class_getProperty(cls, name);
    if (prop  &&  !replace) {
        // already exists, refuse to replace
        return NO;
    } 
    else if (prop) {
        // replace existing
        mutex_locker_t lock(runtimeLock);
        try_free(prop->attributes);
        prop->attributes = copyPropertyAttributeString(attrs, count);
        return YES;
    }
    else {
        mutex_locker_t lock(runtimeLock);
        
        assert(cls->isRealized());
        
        property_list_t *proplist = (property_list_t *)
            malloc(sizeof(*proplist));
        proplist->count = 1;
        proplist->entsizeAndFlags = sizeof(proplist->first);
        proplist->first.name = strdupIfMutable(name);
        proplist->first.attributes = copyPropertyAttributeString(attrs, count);
        
        cls->data()->properties.attachLists(&proplist, 1);
        
        return YES;
    }
}

由代码可知，class_addProperty方法需要传入的参数如下：

• 类
• 属性的名称
• 属性的修饰词数组
• 属性修饰词数组的元素个数

属性的修饰词数组中的第一个元素是按照属性的类型规定的Code:

其中属性的修饰词指的就是strong、weak、copy、assign、nonatomic、atomic等修饰词。

属性的修饰词数组的最后一个元素则是V_拼接属性名称。

综上所述，假如我们需要给TPerson添加一个属性：

@property (nonatomic, copy) NSString *englishName; 

那么我们可以如下实现：

const char *propertyName = "englishName";

//type
objc_property_attribute_t type = { "T", [[NSString stringWithFormat:@"@\"%@\"",NSStringFromClass([NSString class])] UTF8String] }; 

// C = copy
objc_property_attribute_t ownership0 = { "C", "" }; 

// N = nonatomic
objc_property_attribute_t ownership1 = { "N", "" };

//variable name
objc_property_attribute_t backingivar  = { "V", [NSString stringWithFormat:@"_%@",[NSString stringWithCString:propertyName encoding:NSUTF8StringEncoding]].UTF8String };  

objc_property_attribute_t attrs[] = {type, ownership0, ownership1, backingivar};

// attrs = {T@"NSString", C, N, V_englishName}
class_addProperty(TPerson, propertyName, attrs, 4);

但是需要注意的是，此时添加的属性是无法进行赋值和取值操作的，因为我们并没有实现其set/get方法。 只有实现了set/get方法，动态添加的属性，才是一个完整的属性。

3. 为TPerson添加方法

API如下：

BOOL 
class_addMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types)
{
    if (!cls) return NO;

    mutex_locker_t lock(runtimeLock);
    return ! addMethod(cls, name, imp, types ?: "", NO);
}

static IMP 
addMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types, bool replace)
{
    IMP result = nil;
    
    ......
    
    method_t *m;
    if ((m = getMethodNoSuper_nolock(cls, name))) {
        // already exists
        if (!replace) {
            result = m->imp;
        } else {
            result = _method_setImplementation(cls, m, imp);
        }
    } else {
        // fixme optimize
        method_list_t *newlist;
        newlist = (method_list_t *)calloc(sizeof(*newlist), 1);
        newlist->entsizeAndFlags = 
            (uint32_t)sizeof(method_t) | fixed_up_method_list;
        newlist->count = 1;
        newlist->first.name = name;
        newlist->first.types = strdupIfMutable(types);
        newlist->first.imp = imp;

        prepareMethodLists(cls, &newlist, 1, NO, NO);
        cls->data()->methods.attachLists(&newlist, 1);
        flushCaches(cls);

        result = nil;
    }

    return result;
}

由代码可知，需要的参数如下：

• 要添加方法的类
• 方法编号（方法名称）
• 方法实现的指针
• 方法签名

给类动态的添加方法的时候，首先通过类名和方法去寻找是否存在method_t，如果存在则添加失败，否则将当前方法绑定到类的data中的methods里。这样方法就添加成功了。

以下代码给TPerson的englishName属性添加了set/get方法：

class_addMethod(TPerson, @selector(setEnglishName:), (IMP)SetterEnglishName, "v@:@");
class_addMethod(TPerson, @selector(englishName), (IMP)GetEnglishName, "@@:");

void SetEnglishName(NSString *value){
    printf("%s/n",__func__);
}

NSString *GetEnglishName(){
    printf("%s/n",__func__);
    return @"HaHaHa";
}

总结

当我们需要动态创建类的时候，一定要注意该类相关信息的处理。比如添加成员变量必须在注册类之前；添加属性必须为其添加set/get方法才能正常使用。