类的结构分析

在上一篇的isa结构分析中，我们经常看到Class的身影，Class就是我们常说的类，今天我们就来探索一下类（Class）。

一、Class

首先，在源码中，我们可以看到Class的定义：

typedef struct objc_class *Class;

发现Class是一个结构体指针，我们查看objc_class选择最新的源码objc_runtime_new.h：

struct objc_class : objc_object {
    // Class ISA;
    Class superclass;
    cache_t cache;             // formerly cache pointer and vtable
    class_data_bits_t bits;    // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags

    class_rw_t *data() const {
        return bits.data();
    }
    void setData(class_rw_t *newData) {
        bits.setData(newData);
    }
    //部分代码省略
    //...
}

从这里我们可以看到，objc_class继承自objc_object，查看objc_object：

struct objc_object {
private:
    isa_t isa;

public:

    // ISA() assumes this is NOT a tagged pointer object
    Class ISA();

    // rawISA() assumes this is NOT a tagged pointer object or a non pointer ISA
    Class rawISA();

    // getIsa() allows this to be a tagged pointer object
    Class getIsa();
    
    uintptr_t isaBits() const;
    //部分代码省略
    //...
}

可以看到，objc_object有一个isa_t isa，因为继承关系，所以objc_class也拥有isa，而Class又是以objc_class为模板创建的，所以这就解释了为什么对象和类都会有一个isa，同时因为继承的关系，Class也算是对象，即类对象，这就验证了万物皆对象。

二、isa的走向

首先，我们先看一张十分出名的图：

isa流程图

图中分为虚线和实线，虚线是isa的走向，而实线是继承的走向，这里我们对虚线部分进行下说明：
1、实例对象（Instance of Subclass）的isa指向的是类（class）
2、类对象（class）的isa指向的是元类（meta class）
3、元类（meta class）的isa指向的是根元类（Root meta class）
4、根元类（Root meta class）的isa指向的是自己

这里提到元类，简单说明一下：
1、类也是一个对象，称为类对象，它的isa就是指向元类
2、元类是系统给的，定义和创建都是编译器来完成的
3、类方法只能存在元类中
4、元类本身没有名称，因为与类相关联，所以使用了同类名一样的名称

这里我们使用lldb探索一下isa走向：
1、这里打印了person的内存情况，结果可以看到打印的是LGPerson类，说明实例对象（Instance of Subclass）的isa指向的是类（class）

对象的isa指向

2、这里打印了LGPerson类的内存情况，结果可以看到打印的还是LGPerson类，这里后面打印的LGPerson就是元类，说明类对象（class）的isa指向的是元类（meta class）

类的isa指向

3、这里打印了元类的内存情况，结果可以看到打印的是NSObject类，这里NSObject就是根元类，说明元类（meta class）的isa指向的是根元类（Root meta class）

元类的isa指向

4、这里打印了根元类的内存情况，结果可以看到打印的还是NSObject，说明根元类（Root meta class）的isa指向的是自己

根元类的isa指向

总结
1、对象的isa指向类（也可称为类对象）
2、类的isa指向元类
3、元类的isa指向根元类，即NSObject
4、根元类的isa指向自己

三、superclass的走向

对象与对象之间没有继承关系，但是类之间有继承关系，依旧是那张图：

superclass流程图

这次我们看的是实线（superclass）部分，这里Subclass是我们的LGTeacher类，Superclass是我们的LGPerson类，Root class是我们的NSObject类，可以看到类的继承关系链：
LGTeacher（子类）--->LGPerson（父类）--->NSObject（根类）--->nil
我们知道类都有一个同名元类，元类的继承关系链：
LGTeacher（子元类）--->LGPerson（父元类）--->NSObject（根元类）--->NSObject（根类）--->nil