OC的实例对象、类对象、元类对象的关系

turboksiOS287

Objective-C中的对象、简称OC对象，主要分为三种：

instance对象（实例对象）、class对象（类对象）、meta-class对象（元类对象）。

一：instance对象

instance对象就是通过alloc出来的对象，每次调用alloc都会产生新的instance对象。

比如：

NSObject * obj1 = [[NSObject alloc] init];
NSObject * obj2 = [[NSObject alloc] init];

obj1、obj2是NSObject的instance对象对象（实例对象），他们是不同的两个对象，分别占用着不同的内存。

instance对象在内存中存储的信息包括：

isa指针
其他成员变量。

二：Class对象

NSObject    * obj1 = [[NSObjectalloc]init];
NSObject    * obj2 = [[NSObjectalloc]init];
Class    cls1 = [obj1class];
Class    cls2 = [obj2class];
Class    cls3 = [NSObjectclass];
Class    cls4 =object_getClass(obj1);
Class    cls5 =object_getClass(cls2);

obj1 ~ cls5 都是NSObject的class对象（类对象）

他们是同一个对象。每个类在内存中有且只有一个class对象。

class对象在内存中存储的信息主要包括：

isa指针
superclass指针、类的属性信息（@property）
类的对象方法（instance method）
类的协议信息（protocol）
类的成员信息（ivar）
...

三：meta-class对象

Class metacls = object_getClass([NSObject class]);

metacls是NSObject的meta-class对象（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对象的内存结构是一样的，但是用途不一样，在内存中存储的信息主要包括：

isa指针
superclass指针
类的类方法信息（class method）
...

注意点：

以下代码获取的cls是class对象，并不是meta-class对象。

Class cls = [[NSObject class] class];

查看Class是否为meta-class

#import <objc/runtime.h>

Class cls = object_getClass([NSObject class]);
BOOLresult =class_isMetaClass(cls);

四：isa指针

instance的isa指向class

当调用对象方法的时候，通过instance的isa找到class，然后找到对象方法的实现进行调用

class的isa指向meta-class

当调用类方法时，通过class的isa找到meta-class，最后找到类方法的实现进行调用

从64bit开始，isa需要进行一次位运算，才能计算出真实地址：

# if __arm64__
# define ISA_MASK 0x0000000ffffffff8ULL
# define ISA_MAGIC_MASK 0x000003f000000001ULL
# define ISA_MAGIC_VALUE0x000001a000000001ULL
struct{
uintptr_t nonpointer :1; //0代表普通的指针、存储着Class、Meta-Class对象的内存地址。 1代表是优化过的isa指针、使用位域存储更多的信息
uintptr_thas_assoc :1; //是否设置过关联对象、没有的话释放更快
uintptr_t has_cxx_dtor :1; //是否有C++的析构函数（.cxx_destruct）,没有的话释放更快
uintptr_t shiftcls :33; // MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x1000000000 存储着Class、Meta-Class的内存地址信息
uintptr_tmagic :6; //用于在调试的时候分辨对象是否未完成初始化
uintptr_t weakly_referenced : 1; //是否有被弱引用指向过，没有的话释放的更快
uintptr_tdeallocating :1; //对象是否正在释放
uintptr_t has_sidetable_rc :1; //引用计数器是否过大无法存储在isa中。如果为1的话、那么饮用计数会存储在一个叫SideTable的类的属性中
uintptr_textra_rc :19; //里边存储的值是引用计数器-1
# define RC_ONE (1ULL<<45)
# define RC_HALF (1ULL<<18)
};
# elif __x86_64__
# define ISA_MASK 0x00007ffffffffff8ULL
# define ISA_MAGIC_MASK 0x001f800000000001ULL
# define ISA_MAGIC_VALUE0x001d800000000001ULL
struct{
uintptr_tnonpointer :1;
uintptr_thas_assoc :1;
uintptr_thas_cxx_dtor :1;
uintptr_t shiftcls :44; // MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x7fffffe00000
uintptr_tmagic :6;
uintptr_t weakly_referenced : 1;
uintptr_tdeallocating :1;
uintptr_t has_sidetable_rc :1;
uintptr_textra_rc :8;
# define RC_ONE (1ULL<<56)
# define RC_HALF (1ULL<<7)
};
# else
# error unknown architecture for packed isa
# endif

五：superclass指针

举例 1：

@interface Student ：Person

@interface Person ： NSObject

当Student的instance对象要调用Person的对象方法时，会先通过isa找到Student的class，然后通过superclass指针找到Person的class，最后找到对象方法的实现进行调用。

举例 2：

@interface Student ：Person

@interface Person ： NSObject

当Student的class要调用Person的类方法的时候，会先通过isa找到Student的meta-class对象，然后通过superclass找到Person的meta-class，最后找到类方法的实现进行调用。

文字总结：

1.    instance的isa指向class
2.    class的isa指向meta-class
3.    meta-class的isa指向基类的meta-class
4.    class的superclass指向父类的class
    ----如果没有父类，superclass指针为nil
5.    meta-class的superclass指向父类的meta-class
      ----基类的meta-class的superclass指向基类的class
6.    instance调用对象方法的轨迹
    ----isa找到class，方法不存在，就通过superclass找父类
7.    class的调用类方法轨迹
    ----isa找meta-class，方法不存在，就通过superclass找父类

标准图示：