iOS底层解析-----从isa指针看继承关系

在NSObject对象的本质中提到对象中都存在isa指针，那么
问题一：对象的isa指针指向哪里？
问题二：OC的类信息存放在哪里？

概述：
Objective-C中的对象，简称OC对象，主要分为3种

1. instance对象（实例对象）
2. class对象（类对象）
3. meta-class对象（元类对象）

上一章节已说到类 alloc处理的的对象，每次调用alloc都会产生新的实例对象，占据不同的内存块。

那么三种对象在内存中存储的信息有哪些？

//实例对象 
object1 object2 是NSObject 的实例对象，占据不同的内存块
//在内存中存储的信息包括----->
1. isa指针 
2. 其它成员变量
3. ……
NSObject *object1 = [[NSObject alloc] init];
NSObject *object2 = [[NSObject alloc] init];
   
// objectClass1~ objectClass5都是NSObject的class对象，
它们是同一个对象，每个类在内存中有且只有一个class对象
//在内存中存储的信息包括----->
1. isa指针 
2. superclass指针
3. 类的属性信息（@property）、类的对象方法信息（instance method）
4. 类的协议信息（protocol）、类的成员变量信息（ivar）
5. ……
Class objectClass1 = [object1 class];
Class objectClass2 = [object2 class];
Class objectClass3 = object_getClass(object1);
Class objectClass4 = object_getClass(object2);
Class objectClass5 = [NSObject class];

 NSLog(@"%p %p",object1, object2);
        
  NSLog(@"%p %p %p %p %p",
              objectClass1,
              objectClass2,
              objectClass3,
              objectClass4,
              objectClass5);

// meta-class对象，元类对象
将类对象当做参数传入，获得元类对象
每个类在内存中有且只有一个meta-class对象
meta-class对象和class对象在内存结构是一样的，但是用途不一样
//在内存中存储的信息包括----->
1. isa指针 
2. superclass指针
3. 类的类方法信息（class method）
4. ……

 Class objectMetaClass = object_getClass(objectClass5);
 NSLog(@"objectMetaClass - %p %d", objectMetaClass, class_isMetaClass(objectMetaClass));

以上代码所列结论可通过源码查找，字数问题不在阐述，只展示相对应的数据结构

数据结构.png

既然已经知道三种对象所包含的内容，它们都包含isa指针，那么isa指针有什么作用？

如下图

isa指针.png

实例对象（instance）的isa指向类对象
当调用对象方法时，通过实例对象(instance)的isa指针找到类对象(class)，调用类对象(class)中的对象方法等进行实现

类对象(class)的isa指针指向元类对象（meta-class）
当调用类方法（class）时，通过类对象(class)的isa指针找到元类对象(meta-class)，最后找到类方法的实现进行调用

这样就很清晰的了解了代码中常见的方法调用原理

//随手写的 套用以上isa指针原理
//实例化对象
Person *person = [Person alloc] init];
[person test];//对象方法调用
[Person test];//类方法调用

那么如果类存在继承关系是如何调用的呢？
我们从"isa指针图"中可以看出，在class 与 meta-class中存在superClass指针，那么看下图

superClass指针.png

从图中可以看出来sutdent类继承自Person Person继承自NSObject基类
从继承的角度看，子类可以继承父类的方法，可以直接调用父类的方法，也可以重写父类的方法
那么从指针的角度看呢？
当Student的instance对象要调用Person对象方法时，会先通过isa找到Student的class，然后通过superClass找到Person的class,最后找到对象方法的实现进行调用

可以理解为这样一个过程
isa--->superClass--->superClass-->superClass==nil
如果整个过程都没有找到，会报一个常见的经典错误
unrecognized selector sent to class

到这里是不是感觉可以从isa 指针来明白方法的调用，以及子类继承父类的时候，是怎样的一个调用过程
那配上如下网上经典方法调用图片

调用关系.png

结合前面的笔记大概应该明白这幅图怎样的一个调用过程了，对图片做最后一个解释
按照前面说的, meta-class中存在的是类方法，最后找到meta Root Class 类中，依然不存在该类方法，不应该是指针指向nil，而图片却指向class对象呢？

如果Root Class方法中不存在对象方法指向nil
如果存在对象方法，却可以调用成功。

那就违背继承的原理，为什么我调用类方法，没找到却调用对象方法成功了

这是因为OC 是基于C/C++实现的，它并没有严格意义上遵守面向对象的继承关系，因为它在运行时的时候最终会转化成
objc_msgSend([xxx class]，@selector(test))
这样的消息传递的方式，它的方法并不在意你是类方法，还是对象方法。

回答开始问题

问题一：对象的isa指针指向哪里？
instance对象的isa指向class对象
class对象的isa指向meta-class对象
meta-class对象的isa指向基类的meta-class对象

问题二：OC的类信息存放在哪里？
对象方法，属性，成员变量，协议信息 存放在class对象中
类方法，存放在meta-class对象中
成员变量的具体值，存放在instance对象中

纯干货，喜欢的话，点赞以示鼓励

下篇文章链接
KVO与KVC原理