ObjC中的类和实例对象

NSObject

OC中类的本质是一个结构体

NSObject类中存在一个Class类型的isa指针。 咱们在Xcode编写一个类继承于NSObject，在terminal使用 xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc xx.m -o xx.cpp 将.m文件转成.cpp文件，窥探NSObject的底层实现。

咱们发现NSObject类最后转成了一个经过typedef struct objc_object NSObject定义的结构体，这大抵就是NSObject的底层实现了。咱们在OC中定义的一个类就是一个C语言的结构体。

有继承关系的类

定义一个Student继承自Person类，声明一个成员变量int No;,依然使用上述命令将其转成cpp文件，窥探Student的底层实现。

其中student结构体中存在一个Person_IMPL的结构体，这就是Student的父类。因为我在Person类中声明了一个成员变量age，因此下面是Person_IMPL的结构体的定义。

而 Person中又存在一个NSObject_IMPL结构体，这是由于Person继承于NSObject。关于NSObject_IMPL在上面已经介绍过，不作赘述。上述关系能够经过下图来表示。

ObjC对象的分类

OC中的对象主要能够分为实例对象、类对象、元类对象三种。

• instance对象（实例对象）

instance对象就是经过类alloc出来的。实例对象中存储着一个isa指针和一些成员变量

• class对象 （类对象）

每一个类有且只有一个类对象，class对象中存放着一个isa指针，一个superclass指针，类的属性信息，类的对象方法信息，类的协议方法信息，类的成员变量信息等，其本质是一个objc_class的结构体。

• meta-class对象 （元类对象）

每一个类有且只有一个元类对象，元类对象的结构跟类对象是同样只不过用途不同。能够经过runtime的class_isMetaClass来验证某个类是否是元类，其本质是一个objc_class的结构体。

isa和superclass

上图咱们能够看出：

• instance的isa指针指向class，class的isa指针指向meta-class，metaclass的isa指针指向root-class
• subclass的superclass指针指向superclass，依次直到root-class，root-class的superclass指针为nil。meta-class的superclass指针指向其superclass的meta-class，依次到root-class，root-class的superclass指向rootclass的class。
• 而subclass和superclass的isa以及meta-class的isa指针皆指向meta-class的root-class。
• instance调用实例方法的轨迹：经过isa找class，找不到就经过superclass找父类。
• class调用类对象的轨迹：经过isa找meta-class，找不到就经过superclass找父类。

Class对象分析

在对象分类的类对象和元类对象中已经描述过其中存放的数据，而且说明元类中存放着和类对象同样结构的数据。

上述是在.cpp文件中找到的类结构体的定义，可是在条件编译的时候已经明确指出，在ObjC2已经不可用了。因而在runtime源码中有这样一个新的定义。

这是一个c++的结构体，他继承自objc_object，objc_object中有一个isa的成员变量和一些方法。

因此objc_class中存在一个isa，superclass指针，以及方法的缓存和类信息数据（bits）。第一个方法class_rw_t *data()中调用了bits的data()函数，返回了一个class_rw_t类型的结构体。

其中存放有方法列表、属性列表、协议列表等，其中还有一个class_ro_t的结构体，里面存放了类的基本信息，包括实例的大小，类名等。

验证class

咱们知道了类的本质和结构，那么咱们能够本身定义一个结构体，里面有跟类同样的变量，将咱们的类转换成这个结构体，来验证class的结构。

使用MJ大大编写的MJClassInfo，定义两个类，Person（一个成员变量、一个属性、一个类方法、一个实例方法），Student（一个成员变量、一个类方法、一个实例方法，一个协议），将其转换成相应的结构体类型，这里面是mj_objc_class。

咱们能够看出定义的实例方法放在method中，属性放在properties中，成员变量在ro的ivars中...

在student中遵照了一个协议，协议放在类的协议列表中：

咱们能够看到protocols的count为1，而person没有遵照协议因此其protocols的count为0。

使用MJClassInfo中的Meta()方法获取元类并调用元类结构体的data()方法窥探元类的结构：

咱们能够看出metaclass的结构与class 的结构同样，只不过存储的数据不同。咱们定义的类方法存储在metaclass的method中。

两个问题

1. 一个NSObject* obj = [[NSObject alloc] init];实例对象占多少内存空间？

   答：因为NSObject实例对象就是C语言中的结构体，而这个结构体中仅有一个isa指针，因此其使用的内存空间就是一个指针的内存空间。系统为NSObject对象分配了16个字节的空间，可是在64位系统中实际使用的只有8个字节，32位系统中实际使用的是4个字节。

2.对象的isa指针指向哪里？

答：经过isa和superclass的图例能够看出实例对象的isa指针指向类对象，类对象的isa指针指向其元类对象，元类对象的isa指针你指向基类。而子类和父类的isa以及元类的isa指针皆指向元类的基类。