iOS底層原理總結--OC對象的分類：instance、class、meta-calss對象的isa和superclass

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OC對象的分類：instance、class、meta-calss對象的isa和superclass

OC對象的分類主要可以分為三種:

• instance對象 (執行個體對象)
• class對象 (類對象)
• meta-class對象 (元類對象)

instance

instance對象就是通過類alloc出來的對象，每次調用alloc都會産生新的instance對象。

NSObject *obj1 = [[NSObject alloc]init];
NSObject *obj2 = [[NSObject alloc]init];
           

• obj1、obj2是NSObject的instance對象 (執行個體對象)
• 它們是不同的兩個對象，分别占據兩塊不同的記憶體空間

instance對象在記憶體中存儲的資訊包括

• isa指針（所有的執行個體對象都有的。）
• 其他成員變量。

問題： 為什麼所有的執行個體對象記憶體中都有isa那？

答： 因為所有的OC類都是繼承自NSObject，是以每一個內建的類都包含NSObject裡面所包含的isa。

///> Person類
@interface Person: NSObject{
@public
    int _age;
}
@end

@implementation Person
@end

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        Person *p1 = [[Person alloc]init];
        p1->_age = 3;
        
        Person *p2 = [[Person alloc]init];
        p2->_age = 3;
        
    }
}
return 0;
           

• p1 存儲的一定是 右側[[Person alloc]init] 中執行個體的對象
  • isa指針
  • _age = 3
  • 如果isa的記憶體位址為0x10010，那麼我們的p1的記憶體位址也是0x10010，因為isa一定在執行個體對象的第一位，是以isa的記憶體位址就是person的記憶體位址。

class

Class對象在記憶體中存儲的資訊包括

///> 執行個體對象
       NSObject *object1 = [[NSObject alloc]init];    ///> 執行個體對象
       NSObject *object2 = [[NSObject alloc]init];    ///> 執行個體對象
       
       ///> 類對象
       Class object1Class = [object1 class];          ///> 類對象
       Class object2Class = [object2 class];          ///> 類對象
       Class object3Class = object_getClass(object1); ///> 類對象
       Class object4Class = object_getClass(object2); ///> 類對象
       Class object5Class = [NSObject class];         ///> 類對象
           

• isa 指針
• superClass 指針
• 類的屬性資訊(@property)、類的對象方法資訊(instance method)
• 類的協定資訊(protocol)、類的成員變量資訊(ivar)
  • 成員變量資訊：存儲的成員變量的類型，名字等，相當于存儲的描述資訊，隻需要存儲一份。

    

meta-class

meta-class對象在記憶體中存儲的資訊包括

/// 注意： 這個位置我們調用的runtime的object_getClass方法 傳入的值是  ！！！類對象！！！
Class objectMeatClass = object_getClass([NSObject class]); ///> 元類對象
           

• objectMeatClass是NSObject的meta-class對象（元類對象）
• 每個類在記憶體中有且隻有一個meta-class對象
• meta-class對象和class對象的記憶體結構是一樣的，但是用途不一樣，在記憶體中存儲的資訊主要包括
  • isa指針
  • superclass指針
  • 類的類方法資訊(class method)

    

///> 判斷一個對象是否s為元類對象
 BOOL result = class_isMetaClass([NSObject class]);
           

isa指針

問題1： oc對象的isa指針指向哪裡？

問題2： oc類資訊存放在哪裡？

下面三種isa中一定存在着某種聯系的，因為當我們調用一個對象方法 實際上是運用了OC的消息機制：

Person *person = [[Person alloc]init]
[person test];
///> 相當于↓↓↓
objc_msgSend(person, @selector(test));

           

并且類的對象方法存儲的位置在類對象中，而我們的person是一個執行個體對象，我們需要通過執行個體對象isa指針去尋找person的類對象，然後調用存儲在類對象中的test類方法。

• instance：執行個體對象中主要存儲的是isa和其他成員變量，isa指針指向着class類對象，
• class： 類對象中主要存儲的是isa、superclass、屬性、對象方法、協定、成員變量。并且類對象的isa指針指向meta-class類對象
• meta-class： 元類對象中存儲 isa、superclass、類方法的資訊。

從64bit開始，isa需要進行一次位運算，才能計算出真實位址

• ISA_MASK:

  

superclass

class對象的superclass指針

• 上圖：我們有一個Student對象，并且繼承Person對象
• 當Student的Instance對象調用Person對象的方法時
  • 會先通過 Student的instance對象的isa指針去找到Student的class
  • 然後，通過Student類對象superclass 尋找Person的class
  • person中存儲着對象方法，找到并實作。
  • student的superclass -> person class
  • person的 superclass -> NSObject class

meta-class對象的superclass指針

• 上圖有一個Student對象，并且繼承Person對象
• 當Student的Class對象調用Person類的方法時
  • 會先通過 Student的class對象的isa指針去找到Student的meta-class
  • 然後，通過Student的meta-class對象superclass 尋找Person的meta-class
  • person的mete-class中存儲着類方法，找到并實作。

總結

• instance 的 isa指針 指向 class
• class 的 isa指針 指向 meta-class
• meta-class的 isa指針 指向 基類的meta-calss
• class的superclass指向父類的class
  • 如果沒有父類，superclass指針為nil
• meta-calss的superclass指向父類的meta-calss
  • 基類的meta-class的superclass指向基類的class
• instance調用對象方法的軌迹
  • isa先找到class，方法不存在，就通過superclass找父類
• class調用的類方法的軌迹
  • isa找到meta-class，方法不存在，通過superclass找到父類

問題1： oc對象的isa指針指向哪裡？

1. 如果是instance對象： isa指針指向class對象
2. 如果是class對象： isa指針指向meta-class對象
3. 如果是meta-class對象： isa指針指向基類的meta-class對象

問題2： oc類資訊存放在哪裡？

1. instance對象： 成員變量的具體值
2. class對象： 對象方法、屬性、成員變量描述資訊、協定資訊
3. meta-class對象： 類方法