一、实例对象
我们首先来看下实例对象是个什么鬼？
我们经常使用id来声明一个对象，那id的本质又是什么呢？打开#import
/// A pointer to an instance of a class.
typedef struct objc_object *id;
/// Represents an instance of a class.
struct objc_object {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};
/// An opaque type that represents an Objective-C class.
typedef struct objc_class *Class;
通过注释和代码不难发现，我们创建的一个对象或实例其实就是一个struct objc_object结构体，而我们常用的id也就是这个结构体的指针。
这个结构体只有一个成员变量，这是一个Class类型的变量isa，也是一个结构体指针，那这个指针又指向什么呢？
我们都知道，面向对象中每一个对象都必须依赖一个类来创建，因此对象的isa指针就指向对象所属的类，根据这个类模板能够创建出实例变量、实例方法等。
比如有如下代码
NSString* str = @"Hello World";
通过上文我们知道这个str对象本质就是一个objc_object结构体，而这个结构体的成员变量isa指针则表明了str is a NSString，因此这个isa就指向了NSString类，这个NSString类其实是类对象。
是不是晕忽忽啦 ，哈哈哈，不明白就继续往下看吧。
二、类对象及元类
谁都知道，所有的对象都是由其对应的类实例化而来，殊不知类本身也是一种对象
在Objective-C中，我们用到的几乎所有类都是NSObject类的子类，我们来看下NSObject类定义格式：
@interface NSObject {
Class isa;
}
这个Class为何物？
typedef struct objc_class *Class;
同样的，objc_class又是什么呢？
struct objc_class {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !__OBJC2__
Class super_class OBJC2_UNAVAILABLE;
const char *name OBJC2_UNAVAILABLE;
long version OBJC2_UNAVAILABLE;
long info OBJC2_UNAVAILABLE;
long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_ivar_list *ivars OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_method_list **methodLists OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_cache *cache OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_protocol_list *protocols OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
写到这里大家可能就晕了，怎么又有一个isa？？这些isa到底是什么？之间有什么区别和联系？接下来解答这一连串的疑问。
首先，我们了解下，结构体 objc_classs 里存放的数据称为元数据(metadata)，通过成员变量的名称我们可以猜测里面存放有指向父类的指针、类的名字、版本、实例大小、实例变量列表、方法列表、缓存、遵守的协议列表等，这些信息就足够创建一个实例了。
其次 objc_class 结构体的第一个成员变量也是isa指针，这就说明了Class本身其实也是一个对象，我们称之为类对象，类对象在编译期产生用于创建实例对象，是单例.
因此前文中的栗子其实应该表达为str的isa指针指向了NSString类对象这个结构体。
那么 objc_class 结构体中的 isa 指针又指向什么呢？
类对象中的元数据存储的都是如何创建一个实例的相关信息，那么类对象和类方法应该从哪里创建呢？就是从isa指针指向的结构体创建，类对象的isa指针指向的我们称之为元类(metaclass)，元类中保存了创建类对象以及类方法所需的所有信息
总结来说，两句话：
- 类对象存的是关于实例对象的信息(变量，实例方法等)，
- 而元类对象(metaclass object)中存储的是关于类的信息(类的版本，名字，类方法等)。
要注意的是，类对象(class object)和元类对象(metaclass object)的定义都是objc_class结构，其不同仅仅是在用途上，比如其中的方法列表在类对象(instance object)中保存的是实例方法(instance method)，而在元类对象(metaclass object)中则保存的是类方法(class method)。
因此整个结构应该如下图所示:
通过上图我们可以清晰的看出来一个实例对象也就是struct objc_object结构体它的isa指针指向类对象，类对象的isa指针指向了元类，super_class指针指向了父类的类对象，而元类的super_class指针指向了父类的元类，那元类的isa指针又指向了什么？为了更清晰的表达直接使用一个大神画的图。
通过上图我们可以看出整个体系构成了一个自闭环，如果是从NSObject中继承而来的上图中的Root class就是NSObject。至此，整个实例、类对象、元类的概念也就讲清了，接下来我们在代码中看看这些概念该怎么应用。
三、代码实践
@interface Person : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString* name;
@property (nonatomic, assign) NSUInteger age;
@end
@implementation Person
@synthesize name = _name;
@synthesize age = _age;
@end
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
Person *p = [[Person alloc] init];
Class c1 = [p class];
Class c2 = [Person class];
//输出 1
NSLog(@"%d", c1 == c2);
}
return 0;
}
c1是通过一个实例对象获取的Class，实例对象可以获取到其类对象，类名作为消息的接受者时代表的是类对象，因此类对象获取Class得到的是其本身，同时也印证了类对象是一个单例的想法。
那么如果我们想获取isa指针的指向对象呢？
介绍两个函数
OBJC_EXPORT BOOL class_isMetaClass(Class cls)
OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);
OBJC_EXPORT Class object_getClass(id obj)
OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);
class_isMetaClass用于判断Class对象是否为元类，object_getClass用于获取对象的isa指针指向的对象。
再看如下代码:
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
Person *p = [[Person alloc] init];
//输出1
NSLog(@"%d", [p class] == object_getClass(p));
//输出0
NSLog(@"%d", class_isMetaClass(object_getClass(p)));
//输出1
NSLog(@"%d", class_isMetaClass(object_getClass([Person class])));
//输出0
NSLog(@"%d", object_getClass(p) == object_getClass([Person class]));
}
return 0;
}
通过代码可以看出，一个实例对象通过class方法获取的Class就是它的isa指针指向的类对象，而类对象不是元类，类对象的isa指针指向的对象是元类。