iOS-底层 类结构的分析

概念

每个对象都有一个isa,在对象分配内存时,内存的第0-7字节存储的就是isa信息
对象的isa中包含了对象所属类的信息
每个类也有一个isa,也存在类内存的第0-7字节,因为类也是一个对象,类是元类的对象,元类是对类对象的描述，就像类是普通实例对象的描述一样,类的归属来着于元类
元类的定义和创建由编译器完成,元类本与类相关联，名称和类名同名.
NSObject的根元类指向NSObject根元类,根元类的isa指向自己

继承关系

• 在OC中,NSObject的父类是nil,如果类存在继承关系,则类的元类也存在继承关系

例如:

当有Student类继承自Person类,Person类继承自NSObject时,Student类的元类继承自Person类的元类,Person类的元类继承自NSObject的元类,NSObject的元类就是NSObject本身

• 对象,类,元类之间的继承关系:继承关系是相对于类和元类,对象之间不存在继承关系

  image

  图转自LG-Cooci老师

类和对象
在前面我们提到过对象的本质是一个结构体，定义如下

struct objc_object {
    isa_t isa;
}
/// A pointer to an instance of a class.
typedef struct objc_object *id;

接下来我们再来看一下类的定义

struct objc_class : objc_object {
    // Class ISA;
    Class superclass;
    cache_t cache;             // formerly cache pointer and vtable
    class_data_bits_t bits; 
}
typedef struct objc_class *Class;

实际上 objc_class 是继承于 objc_object，我们可以认为类也是一个对象，叫做 类对象。

探索objc_class与objc_object

要探索类的结构，可以先看看被编译过的类包含了哪些东西，然后再从内存里面取出来。首先打开之前用Clang命令编译出来的main.cpp文件，我们直接搜索上次的LGPerson_IMPL函数，发现上面有一行:

typedef struct objc_object LGPerson;

那么这个struct objc_object 是什么呢？这个可以去源码里搜索一下，看看到底是个什么。
看到main.cpp的长度有11万行，漫无目的的看也没办法，那么思考一下，类都有哪些东西？类有声明和实现，有属性、有成员变量，有类方法，有成员方法，还有协议，有分类...
既然有这么多东西，那去文件里面找找跟LGPerson相关的property,protocol,method。看看是否存在。
在main.cpp搜索LGPerson，然后果然看到了熟悉的_INSTANCE_METHODS_LGPerson，_PROP_LIST_LGPerson，这就说明了类在被编译后把属性、方法等都存起来了，那么要知道内存分布怎么办呢？那就只能找源码了。

上面看到了struct objc_object，那么可以先去源码看看是什么东西，在objc781源码里面搜索struct objc_object可以看到有两个实现，一个里面是创建了一个Class的isa，一个里面创建了各种类和对象所包含的东西。

struct objc_class,可以发现一共去到了两个实现方法，但是其中一个打上了OBJC2_UNAVAILABLE标签，说明是不可用的了，那就不看了；看看新的方法里面的实现：

image

可以看到objc_class是继承于objc_object的，而objc_class本身是没有isa的，isa继承自objc_object,对象又是由类创建的。

可以发现，对象、类、元类都有isa,那么可以说所有的对象都是按照objc_object的模板继承而来的，所有的对象都继承于objc_object.