iOS底层原理--类的结构分析(二)

在前面一篇文章iOS底层原理--类的结构分析中,我们已经对类的底层原理进行了分析。得出了以下结论:

  • 对象的isa指针质量的时候类,类的isa指向的是元类(Meta Class),元类最终指向了根元类(NSObject)
  • class在底层是一个objc_class类型的结构体,而 objc_class又是继承自objc_object,objc_object中包含了isa,所以任何类都有isa指针。
  • objc_class中有个class_data_bits类型的结构体,通过class_data_bitsdata我们可以拿到对象的属性方法协议等。

方法的归属问题

我们在LGPerson类中添加2个方法,如下:

//
//  LGPerson.h
//  KCObjc
//
//  Created by Cooci on 2020/7/24.
//

#import 

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN

@interface LGPerson : NSObject

@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@property (nonatomic, copy) NSString *nickName;

+(void) sayHello;
-(void) sayHi;

@end

NS_ASSUME_NONNULL_END

一个实例方法sayHi,一个类方法sayHello。我们来来看看在底层的情况。

  • 我们获取LGPerson的地址
LGPerson.png
  • 拿出首地址0x0000000100002238平移32位 得到0x0000000100002258,得到bits
    class_data_bits_t.png
  • 获取data()
data().png
  • 获取class_rw_t
class_rw_t.png
  • 获取方法列表methods()
methods.png
  • 获取methods()的数据
    image.png

    我们可以看到以下信息:
    • 对象会自动帮我们生成gettersetter方法
    • sayHi存在在类中

sayHello并没有找到?我们知道在底层中,并没有类方法和实例方法的区别,所以只是方法存在的位置不同而已,那么类方法会不会存在在元类中呢。实验一下:

sayHello.png

可以看到,sayHello方法存在在元类中,类方法就相当于元类的实例方法

接下来,我们看2道面试题

面试题一

我们有一个类LGPerson

//
//  LGPerson.h
//  002-类方法归属分析
//
//  Created by cooci on 2020/9/12.
//  Copyright © 2020 cooci. All rights reserved.
//

#import 

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN

@interface LGPerson : NSObject
- (void)sayHello;
+ (void)sayHappy;

@end

NS_ASSUME_NONNULL_END

我们要进行如下操作:

void lgInstanceMethod_classToMetaclass(Class pClass){
    
    const char *className = class_getName(pClass);
    Class metaClass = objc_getMetaClass(className);
    
    Method method1 = class_getInstanceMethod(pClass, @selector(sayHello));
    Method method2 = class_getInstanceMethod(metaClass, @selector(sayHello));

    Method method3 = class_getInstanceMethod(pClass, @selector(sayHappy));
    Method method4 = class_getInstanceMethod(metaClass, @selector(sayHappy));
    
    LGLog(@"%s - %p-%p-%p-%p",__func__,method1,method2,method3,method4);
}

这个方法顾名思义就是去找类的实例方法,pClass为类对象,而metaClass为元类。

  • 第一条为中有没有sayHello方法,因为sayHello实例方法,所以是有的,此时可以打印方法地址。
  • 第二条为元类中有没有sayHello方法,因为sayHello实例方法,所以是没有的,此时不可以打印方法地址。
  • 第三条为中有没有sayHappy方法,因为sayHappy类方法,所以是没有的,此时不可以打印方法地址。
  • 第三条为元类中有没有sayHappy方法,因为sayHappy类方法,所以是有的,此时可以打印方法地址。
    最终结果如下所示。
    结果.png

面试题二

接下来还是刚刚的类,我们看看另一个操作

void lgClassMethod_classToMetaclass(Class pClass){
    
    const char *className = class_getName(pClass);
    Class metaClass = objc_getMetaClass(className);
    
    Method method1 = class_getClassMethod(pClass, @selector(sayHello));
    Method method2 = class_getClassMethod(metaClass, @selector(sayHello));

    Method method3 = class_getClassMethod(pClass, @selector(sayHappy));
    Method method4 = class_getClassMethod(metaClass, @selector(sayHappy));
    
    LGLog(@"%s-%p-%p-%p-%p",__func__,method1,method2,method3,method4);
}

这个方法顾名思义就是去找类的类方法,pClass为类对象,而metaClass为元类。

  • 第一条为中有没有sayHello方法,因为sayHello实例方法,所以是没有的,此时不可以打印方法地址。
  • 第二条为元类中有没有sayHello方法,因为sayHello实例方法,所以是没有的,此时不可以打印方法地址。
  • 第三条为中有没有sayHappy方法,因为sayHappy类方法,所以是没有的,此时可以打印方法地址。
  • 第四条,照理说应该是没有地址的,因为sayHappy类方法,也就是说是元类实例方法
    那么我们来看打印结果
    结果.png

    但是,和我们预想的不一样,为啥印元类的的类方法呢?我们来看看源码。

class_getClassMethod

我们来看看class_getClassMethod的源码里到底做了啥

Method class_getClassMethod(Class cls, SEL sel)
{
    if (!cls  ||  !sel) return nil;

    return class_getInstanceMethod(cls->getMeta(), sel);
}
  • class_getClassMethod最终会去调用class_getInstanceMethod方法
  • 调用对象是getMeta()也就是对象元类
    总结class_getClassMethod的本质就是调用元类的实例方法

那么,我们看看getMeta()里做了什么?

cls->getMeta()

Class getMeta() {
        if (isMetaClass()) return (Class)this;
        else return this->ISA();
    }

这个方法是获取类的元类的方法,有两种情况:

  • 如果是元类,就返回自己
  • 如果不是元类,那么就返回它的isa指向的地址,即元类

所以再看这一段

Method method4 = class_getClassMethod(metaClass, @selector(sayHappy));

由于metaClass本身就是元类,所以就是在他的里面找实例方法,所以会返回方法的地址。

面试题三

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        BOOL re1 = [(id)[NSObject class] isKindOfClass:[NSObject class]];       //
        BOOL re2 = [(id)[NSObject class] isMemberOfClass:[NSObject class]];     //
        BOOL re3 = [(id)[LGPerson class] isKindOfClass:[LGPerson class]];       //
        BOOL re4 = [(id)[LGPerson class] isMemberOfClass:[LGPerson class]];     //
        NSLog(@" re1 :%hhd\n re2 :%hhd\n re3 :%hhd\n re4 :%hhd\n",re1,re2,re3,re4);

        BOOL re5 = [(id)[NSObject alloc] isKindOfClass:[NSObject class]];       //
        BOOL re6 = [(id)[NSObject alloc] isMemberOfClass:[NSObject class]];     //
        BOOL re7 = [(id)[LGPerson alloc] isKindOfClass:[LGPerson class]];       //
        BOOL re8 = [(id)[LGPerson alloc] isMemberOfClass:[LGPerson class]];     //
        NSLog(@" re5 :%hhd\n re6 :%hhd\n re7 :%hhd\n re8 :%hhd\n",re5,re6,re7,re8);
    }
    return 0;
}

这个面试题就是分析isKindOfClassisMemberOfClass的区别

isKindOfClass

isKindOfClass中也分为类方法和实例方法

  • 类方法
+ (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
    // tcls是第一个参数的元类
    // cls是后面对比的类
    // tcls->superclass是去找父类
    for (Class tcls = self->ISA(); tcls; tcls = tcls->superclass) {
        if (tcls == cls) return YES;
    }
    return NO;
}

该方法就是那当前对象的isa元类和传入的对象进行对比,如果一致则返回YES,如果不一样则去父类找,如果未找到则返回NO

  • 实例方法
- (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
    for (Class tcls = [self class]; tcls; tcls = tcls->superclass) {
        if (tcls == cls) return YES;
    }
    return NO;
}

该方法就是那当前对象的和传入的对象进行对比,如果一致则返回YES,如果不一样则去父类找,如果未找到则返回NO

isMemberOfClass

isMemberOfClass中也分为类方法和实例方法

  • 类方法
+ (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    return self->ISA() == cls;
}

该方法会去查找当前类的元类传入的类是否相等。

  • 实例方法
- (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    return [self class] == cls;
}

该方法会去查找当前对象和传入的对象是否相等。

所以最终打印结果如下


image.png

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