iOS Class中的实例、类、元类、isa

最新推荐文章于 2024-07-15 11:23:01 发布

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原文链接：https://juejin.im/post/5c37079a6fb9a049ea392666

深入探讨Objective-C运行时机制，解析实例对象、类、元类及isa指针的关系，揭示消息传递与方法查找过程。

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实例对象（id）

实例对象是我们对类对象alloc或者new操作时所创建的，在这个过程中会拷贝实例所属类的成员变量，但并不拷贝类定义的方法。

/// Represents an instance of a class.
struct objc_object {
    Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};

/// A pointer to an instance of a class.
typedef struct objc_object *id;
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objc_object这个结构体只有一个isa变量，指向实例对象所属的类。任何带有以指针开始并指向类结构的结构都可以被视作objc_object, 对象最重要的特点是可以给其发送消息。

类（Class）

typedef struct objc_class *Class;
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由此可见，Class是指向C的结构体objc_class的指针,我们再看一下objc_class的定义

元类（objc_class）

struct objc_class {
    Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;

#if !__OBJC2__
    Class _Nullable super_class                              OBJC2_UNAVAILABLE;
    const char * _Nonnull name                               OBJC2_UNAVAILABLE;
    long version                                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    long info                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
    long instance_size                                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_ivar_list * _Nullable ivars                  OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists                    OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_cache * _Nonnull cache                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_protocol_list * _Nullable protocols          OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
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isa指针是和Class同类型的objc_class结构指针，类对象的指针指向其所属的类，即元类。元类中存储着类对象的类方法，当访问某个类的类方法时会通过该isa指针从元类中寻找方法对应的函数指针。
super_class为该类所继承的父类对象，如果该类已经是最顶层的根类(如NSObject或NSProxy), 则 super_class为NULL。
ivars是一个指向objc_ivar_list类型的指针，用来存储每一个实例变量的地址。
info为运行期使用的一些位标识，比如:CLS_CLASS (0x1L)表示该类为普通类, CLS_META (0x2L)则表示该类为元类。
methodLists用来存放方法列表，根据info中的标识信息，当该类为普通类时，存储的方法为实例方法；如果是元类则存储的类方法。
cache用于缓存最近使用的方法。系统在调用方法时会先去cache中查找，在没有查找到时才会去methodLists中遍历获取需要的方法。

isa

是一个Class 类型的指针，每个实例对象有个isa的指针,他指向对象的类，而Class里也有个isa的指针, 指向meteClass(元类)

实例、类、元类、isa 关系图：

由此可见，在给实例对象或类对象发送消息时，寻找方法列表的规则为:

当发送消息给实例对象时，消息是在寻找这个对象的类的方法列表(实例方法)
当发送消息给类对象时，消息是在寻找这个类的元类的方法列表(类方法)

所有元类都有一个根元类，比如所有NSObject的子类的元类都会以NSObject的元类作为他们的类。所有的元类使用根元类作为他们的类，根元类的元类则就是它自己，也就是说根元类的isa指针指向他自己。

总结：

object_getClass(实例对象) == [实例对象 class]
[类对象 class] == 类对象
object_getClass(类对象) == 类对象的isa == 元类
object_getClass(类对象) != [类对象 class]
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