重学iOS——7.对象、类对象、元类的关系

<------------本部分内容复制自某培训机构视频教程------------>

本小节知识:

1. 【了解】类的本质
2. 【掌握】如何获取类对象
3. 【理解】类对象的用法
4. 【理解】类对象的存储
5. 【了解】OC实例对象类对象元数据之间关系

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1.类的本质

• 类的本质其实也是一个对象(类对象)
• 程序中第一次使用该类的时候被创建，在整个程序中只有一份。
• 此后每次使用都是这个类对象，它在程序运行时一直存在。
• 类对象是一种数据结构,存储类的基本信息:类大小,类名称,类的版本，继承层次，以及消息与函数的映射表等
• 类对象代表类,Class类型,对象方法属于类对象
• 如果消息的接收者是类名,则类名代表类对象
• 所有类的实例都由类对象生成,类对象会把实例的isa的值修改成自己的地址,每个实例的isa都指向该实例的类对象

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2.如何获取类对象

• 通过实例对象

格式：[实例对象   class ];
如：   [dog class];

• 通过类名获取(类名其实就是类对象)

格式：[类名 class];
如：[Dog class]

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3.类对象的用法

• 用来调用类方法

[Dog test];

Class c = [Dog class];
[c test];

• 用来创建实例对象

Dog *g = [Dog new];

Class c = [Dog class];
Dog *g1 = [c new];

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4.类对象的存储

ldxcc.png

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5.OC实例对象 类对象 元对象之间关系

• Objective-C是一门面向对象的编程语言。

  • 每一个对象 都是一个类的实例。
  • 每一个对象 都有一个名为isa的指针,指向该对象的类。
  • 每一个类述了一系列它的实例的特点,包括成员变量的列表,成员函数的列表等。
  • 每一个对象都可以接受消息,而对象能够接收的消息列表是保存在它所对应的类中。

• 在Xcode中按Shift + Command + O打开文件搜索框，然后输入NSObject.h和objc.h,可以打开 NSObject的定义头文件,通过头文件我们可以看到,NSObject就是一个包含isa指针的结构体,如下图所示:

NSObject.h
@interface NSObject  {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
}

objc.h
/// An opaque type that represents an Objective-C class.
typedef struct objc_class *Class;

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

• 按照面向对象语言的设计原则,所有事物都应该是对象(严格来说 Objective-C并没有完全做到这一点,因为它有int,double这样的简单变量类型)
  • 在Objective-C语言中,每一个类实际上也是一个对象。每一个类也有一个名为isa的指针。每一个类都可以接受消息,例如[NSObject new],就是向NSObject这个类发送名为new的消息。
  • 在Xcode中按Shift + Command + O,然后输入runtime.h,可以打开Class的定义头文件,通过头文件我们可以看到,Class也是一个包含isa指针的结构体,如下图所示。(图中除了isa外还有其它成员变量,但那是为了兼容非2.0版的Objective-C的遗留逻辑,大家可以忽略它。)

runtime.h
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;

• 因为类也是一个对象,那它也必须是另一个类的实例,这个类就是元类 (metaclass)。

  • 元类保存了类方法的列表。当一个类方法被调用时,元类会首先查找它本身是否有该类方法的实现,如果没有则该元类会向它的父类查找该方法,直到一直找到继承链的头。
  • 元类(metaclass)也是一个对象,那么元类的isa指针又指向哪里呢?为了设计上的完整,所有的元类的isa指针都会指向一个根元类(root metaclass)。
  • 根元类(root metaclass)本身的isa指针指向自己,这样就行成了一个闭环。上面说到,一个对象能够接收的消息列表是保存在它所对应的类中的。在实际编程中,我们几乎不会遇到向元类发消息的情况,那它的isa 指针在实际上很少用到。不过这么设计保证了面向对象的干净,即所有事物都是对象,都有isa指针。
  • 由于类方法的定义是保存在元类(metaclass)中,而方法调用的规则是,如果该类没有一个方法的实现,则向它的父类继续查找。所以为了保证父类的类方法可以在子类中可以被调用,所以子类的元类会继承父类的元类,换而言之,类对象和元类对象有着同样的继承关系。

• 下面这张图或许能够 让大家对isa和继承的关系清楚一些

sldxldxydx.png

• 上图中,最让人困惑的莫过于Root Class了。在实现中,Root Class是指 NSObject,我们可以从图中看出:
• NSObject类对象包括它的对象实例方法。
• NSObject的元对象包括它的类方法,例如new方法。
• NSObject的元对象继承自NSObject类。
• 一个NSObject的类中的方法同时也会被NSObject的子类在查找方法时找到。

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