「OC底層」OC對象本質，如 isa, super-class

1、我們編寫的Objective-C，底層現實都是C/C++，代碼生成步驟如下：

2、在OC中的所有面向對象的實現，都是基於C/C++的數據結構實現的

3、將Objective-C代碼轉換為CC++代碼

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc OC源文件 -o 輸出的CPP文件

注:如果需要鏈接其他框架,使用-framework參數。比如-framework UIKit

一個OC對象在內存中是如何布局的?

NSObject基類的實現：

子類的實現：

子類的拆解：

1、在OC中的對象，就是 C++中的 struct來實現的

2、每個OC對象中都會有一個 isa 的指針，isa指向的是 objc_class 結構體，如下：

通過代碼可以看得出在OC2 中已經不能通過 objc_method_list 之類的方式獲取方法名、實例、協議之類的了，需要使用新的方法獲取

思路：自定義一個和oc源碼中 objc_class 結構一樣的結構體，然後將對象的isa 強轉成我們自定義的那個，再去調用

如下是OC中objc_class的源碼：

新的OC版本中方法、屬性、協議相關數據都存在了 bits

通過 bits.data() 返回 class_rw_t 結構，如下：

bits.data() 的實現：

其中需要 通過 & FAST_DATA_MASK 才能獲取到真實的地址

OC對象的分類

Objective-C對象主要分為以下3類：

1> instance對象（實例對象）

2> class對象（類對象）

3> meta-class對象（元類對象）

通過下面的代碼可以分別獲取3種對象：

NSObject* obj = [[NSObject alloc]init];
const char* className = [@"NSObject" cStringUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];

// 實例對象
NSLog(@"instance: %p",obj);

// 類對象
NSLog(@"NSObject class: %p", [NSObject class]);
// 同上
NSLog(@"obj class: %p", [obj class]);
// 如果傳實例對象，獲取到的還是類對象
NSLog(@"get class: %p", object_getClass(obj));
// 通過類名獲取類對象
NSLog(@"objcClass: %p", objc_getClass(className));

// 元類對象
// 必需要傳入類對象才能獲取元類對象
NSLog(@"meta-class: %p", object_getClass([obj class]));
// 通過類名獲取元類對象
NSLog(@"objcMetaClass: %p", objc_getMetaClass(className));

// 判斷是否是metaClass
NSLog(@"isMetaClass1:%i",class_isMetaClass([NSObject class]));　　// 0
NSLog(@"isMetaClass2:%i",class_isMetaClass([[NSObject class] class])); // 0
NSLog(@"isMetaClass3:%i",class_isMetaClass(object_getClass([NSObject class]))); // 1

輸出：

2018-09-27 14:39:37.363 OC_isa_supclass[1350:102454] instance: 0x100202b50
2018-09-27 14:39:37.364 OC_isa_supclass[1350:102454] NSObject class: 0x7fff760140f0
2018-09-27 14:39:37.364 OC_isa_supclass[1350:102454] obj class: 0x7fff760140f0
2018-09-27 14:39:37.364 OC_isa_supclass[1350:102454] get class: 0x7fff760140f0
2018-09-27 14:39:37.365 OC_isa_supclass[1350:102454] objcClass: 0x7fff760140f0
2018-09-27 14:39:37.365 OC_isa_supclass[1350:102454] meta-class: 0x7fff76014118
2018-09-27 14:39:37.365 OC_isa_supclass[1350:102454] objcMetaClass: 0x7fff76014118
2018-09-27 14:49:27.746 OC_isa_supclass[1360:106109] isMetaClass1:0
2018-09-27 14:49:27.746 OC_isa_supclass[1360:106109] isMetaClass2:0
2018-09-27 14:49:27.746 OC_isa_supclass[1360:106109] isMetaClass3:1

1> 需要注意的是 objc_getClass 方法，當傳入的是實例對象，就會返回類對象，如果傳入的是類對象就會返回元類對象

2> 還有一點就是 [[NSObject class] class] 這樣是獲取不到元類對象的，這樣獲取到的還是類對象

3> 另外裡面還有兩個 objc_ 開頭的方法，分別是獲取類對象和元類對象，但它是傳入類名字元串就可以了，需要轉換成 C語言的char

1、instance對象

instance對象就是通過類alloc出來的對象,每次調用alloc都會產生新的instance對象

object1、object2是NSObject的instance對象(實例對象)

它們是不同的兩個對象,分別佔據著兩塊不同的內存

instance對象在內存中保存的信息包括：

1> isa指針

2> 其它成員變數

2、class對象

objectClass1 ~ objectClass5都是NSObject的class對象(類對象)

NSObject類對象只有一個，所有實例對象的class屬性獲取到的都是同一個類對象

class對象在內存中存儲的信息主要包括：

1> isa指針

2> superclass指針

3>類的屬性信息（@property）、類的對象方法信息（instance method）

4> 類的協議信息（protocol）、類的成員變數信息（ivar）

....

3、meta-class對象

objectMetaClass是NSObject的meta-class對象(元類對象)

每個類在內存中有且只有一個meta-class對象

meta-class對象在內存中存儲的信息主要包括：

1> isa指針

2> superclass指針

3> 類的類方法信息（class method）

...

註：class 對象和 meta-class 對象都是 Class 類型的，它們其實結構都是一樣的，class對象中一樣會包含 類方法，只不過那個類方法是 空的而已。

同樣，meta-class對象中也有 類的屬性、對象方法、協議、成員變數，不過那些對應的值也都是空

isa指針

上面我們通過源碼可以看到每個對象都有一個 isa 指針，isa指針作用是幹嘛的呢？

通過上圖可以看出：

1> instance的isa指向class

當調用對象方法時，通過instance的isa找到class，最後找到對象方法的實現進行調用

2> class的isa指向meta-class

當調用類方法時，通過class的isa找到meta-class，最後找到類方法的實現進行調用

class對象的superclass指針

superclass是用於找父類的，比如子類調用某個方法，如果子類中沒有，就會去父類找，底層就是通過superclass找到父類的，如下圖：

當Student的instance對象要調用Person的對象方法時，會先通過isa找到Student的class，然後通過superclass找到Person的class，最後找到對象方法的實現進行調用

meta-class對象的superclass指針

meta-class中的superclass基本和 class對象中的一樣，不過有一點點區別，如圖：

當Student的class要調用Person的類方法時，會先通過isa找到Student的meta-class，然後通過superclass找到Person的meta-class，最後找到類方法的實現進行調用

有什麼區別呢？從這圖可能看不出來，區別就是如果基類的meta-class中都找不到類方法，那麼它就會去從基類對象裡面去找對象方法，OC的底層其實是不區分 對象方法與類方法的。

isa、superclass總結

這張圖能夠清楚的描述 isa和superclass的作用和關係,下面是備註了一下，看得更加懂點。

• instance的isa指向的是class對象
• class的isa指向的是meta-class對象
• meta-class的isa指向的是基類的meta-class對象
• class的superclass指向的是父類的class對象，如果沒有父類，superclass指針為nil
• meta-class的superclass指向的是父類的meta-class對象
• 基類的meta-class指向的是基類的class對象（重點）

instance調用對象方法的軌跡：

實例對象會先通過isa找到class對象，判斷裡面有沒有要調用的方法，如果有就直接調用，沒有就會通過class對象中的superclass找到父類，然後在父類中判斷是否有該方法，如果還沒有就接著往上找。

class調用類方法的軌跡：

isa找meta-class，方法不存在，就通過superclass找父類，最後基類mate-class也沒有的話還會去基類對象找

isa指針的一些問題

上面已經說到了instance對象的isa指針指向的是class對象，那就是說instance對象的isa指針內存地址是不是就是class對象的內存地址呢？

如果在以前的32位系統中確實如此，在64位系統中不是的，裡面有一個點操作， ISA_MASK

其中arm64和x86架構的這個 ISA_MASK的偏移地址是不一樣的，如下圖：

class、meta-class對象的本質結構都是struct objc_class，如下圖：

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！