oc对象模型理解

首先，OC是一门编程语言，Foundation是一个为OC而生的为了方便程序员使用的编程框架。

这里可以用各司其职来形容它们：

     作为一门面向对象编程语言，OC本身只需要关注自己的对象模型的管理，也就是它只需要管理好OC对象，类，这些东西的组织和联系。

     而作为一个基于OC的框架，Foundation关注的则是让程序员更方便的使用OC语言进行编程。

以上的说明看似是废话，或者说只要是使用OC的程序员都知道的。但是我觉得我没有深刻的理解它，我本身是大三学生，学习的过程中就喜欢深究原理，加上之前鼓捣过半年一年的嵌入式，什么东西都感觉还是弄得清清楚楚，用起来才会踏实，所以翻阅各种帖子研究了一下OC对象模型的实现，在这里总结一下。

从很眼熟的NSString和NSObject开始吧。

     NSString不用说了，字符串类，每天都在用。NSObject这个也熟的不行，我们使用的类基本上都继承自它。然而这里要说的是，严格来说，它们的等级不同，或者说分属不同的范围：NSObject属于OC语言定义的内容，而NSString则是由Foundation框架提供的。

     一个很明显的地方可以看出，NSObject类和我们使用的继承自它的各种类的分别。在Xcode按command + shift + o，分别搜索NSObject.h文件和NSString.h文件可以看到，后者存在于Foundation框架包中，而NSObject.h则user/include下面。

     看一下NSObject的定义可以看到，它本身提供的属性和方法，基本上都是关于对象的分配，初始化，拷贝，内存管理，方法的调用，父类子类的关系等等。

这些就是上面说的，一个编程语言需要操心的点，作为一门面向对象的编程语言，它总要告诉编程者，如何初始化一个对象，如何分配内存，如何拷贝对象等等。OC自己定义了一个根类NSObject，并为根类提供了对象的内存分配，初始化，对象管理，对象模型的实现，使用时只需要继承NSObject类，就可以实现类的定义，对象的初始化，拷贝，销毁，方法调用等功能，这就是OC提供的东西。

     但是OC并不提供字符串的定义，image的定义，文本框的定义，数组和字典等等，这些都是由基于OC的框架提供的，也就是说，OC提供给我们创建，使用，管理类和对象的功能，而字符串，数组这些东西，需要我们使用OC提供的功能来自己实现，Foundation的作用就在此，我们不用再自己写一个继承自NSObject的“string”类，再写一大堆方法来使用字符串，Foundation已经写好了NSString供我们使用，UIKit等其它框架均是如此。

     所以说严格来说，NSObject是OC这门语言提供的类，我们可以继承它来创建自己的类，创建对象，它是一个工具，也是OC这门语言的核心。而对于Foundation可以这么理解：由于编程经常要使用字符串，数组，字典等类型的数据，而OC语言在一开始仅仅提供了NObject这一个根类，每个要使用它的人都需要自己编写继承自它的字符串类和数组类，这非常麻烦并且不合理，所以就有一群人做了这个工作，写好了一大堆常用的类型，每个OC的程序员都使用它来编程，这样就很方便且利于传播了，它就是Foundation。

     讲到这里，就清楚了OC和Foundation的联系，那下面看一下OC的对象模型的实现。

     对于一门面向对象的编程语言，类，对象，方法（也叫函数，OC中叫消息）是核心，OC是怎么组织对象，类，和方法的呢？

     上面说过，每一个类都继承自NSObject类，也就是说，NSObject类如果有成员变量，那么其它的类就都有这个变量，当然是有的，这个成员变量是isa：

     isa的类型是Class，就是说，每一个对象：NSString，NSArray，UILabel等等这些类实例出的变量，里面都包含一个Class类型的isa变量，Class是什么类呢：

     它是一个指针，也就是说isa是一个指向objc_class结构体的指针，即每一个对象中都包含一个objc_class结构体，这个结构体的定义是怎样的呢？

     看到这里可能有点疑惑了，isa本来就是一个指向objc_class的指针，而objc_class结构体中又包含isa指针？很好理解，由于每个对象内部都包含objc_class结构体，所以，这个结构体中的isa指针使用来指向别的对象的，即每个对象都包含一个isa指针，可以用这个指针指向别的对象来建立联系。

     我们知道，使用一个对象的时候，无非就是两点，对象中的实例变量和方法，我们在定义一个类的时候，会定义自己的实例变量和方法，而方法又分为两种，动态方法和静态方法，动态方法是对象方法，静态方法是类方法，那他们分别是怎么联系的呢？

     首先要明确的是，类也是一个对象，对于OC来说一切都是对象，类也有isa指针。

     我们定义了一个新的类，给它添加了一些新的成员变量和类方法，对象方法，然后用这个类实例出了一个对象，我们调用这个对象的对象方法，也可以调用这个类的类方法，然而这个对象在内存中的保存，却只保存了成员变量，并没有保存方法，那对象是怎么执行方法的呢：

     一个对象在内存中的存储可以看成一个结构体，首先，这个结构体中有自己的成员变量，然后还有父类的成员变量，父类的父类的成员变量，这样按照继承链找上去，最终会找到NSObject类，上面说过，NSObject只有一个成员变量就是isa指针，它指向另外一个对象，指向谁呢？对于一个对象来说，它的isa指针，就指向自己的类，比如 NSString *str = [NSString new]; 那这里str对象的isa指针就指向NSString类，当我们向str发送一个对象方法的时候，str就通过自己的isa指针，找到NSString类，再找到这个类中的methodLists，这个列表中就保存了NSString类的所有对象方法，找到并调用就可以了。

     而对于类方法，它是直接被发送给类的，比如[NSString alloc]，而NSString类中只保存了对象方法，不保存类方法，这又怎么办呢，前面说过，类也是对象，也有isa指针，那么就通过它的isa指针，找到另外一个类，这个类叫元类<metaclass>，元类保存了类方法列表，找到它就可以调用类方法了。

     元类也是有继承关系的，一子类的元类就继承自父类的元类，当在自己的类中找不到方法时，就向父类寻找，一直找到NSObject，这也就结识了为什么每一个类都可以alloc，new...因为这些是定义在NSObject中的。

     元类也是一个对象，它也有isa指针，所有的元类的isa指针都指向NSObject类的元类，而NSObject元类的isa指针指向自己，下图反映了这个复杂的关系：

     

这样，每个对象在内存中就只保存成员变量和isa指针就可以了，对象方法的实现保存在类中，对象可以通过isa指针调用，类方法保存在元类中，类可以通过isa指针调用，而唯一一个方法实现和自己保存在一起的就是NSObject的元类，它的isa指针指向自己。