Objective-C (以下簡稱 OC )是一門動態性強的程式語言，OC 的動態性是基於 Runtime 來實現的，Runtime 系統是由 C\C++\組合語言 編寫的，提供的 API 基本都是 C 語言的。這裡我們從蘋果提供的 Runtime 程式碼來探究類的本質。
legacy 版本
OC 的 runtime 分為兩個版本.一個是 legacy 版本,一個是 modern 版本。相信很多讀者都見過下面這段代表 OC 類結構的程式碼：
struct objc_class {
Class _Nonnull isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !__OBJC2__
Class _Nullable super_class OBJC2_UNAVAILABLE;
const char * _Nonnull name OBJC2_UNAVAILABLE;
long version OBJC2_UNAVAILABLE;
long info OBJC2_UNAVAILABLE;
long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_ivar_list * _Nullable ivars OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_cache * _Nonnull cache OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_protocol_list * _Nullable protocols OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
複製程式碼其實這段程式碼就是 legacy 版本 已經在 2006 年的 WWDC 大會上釋出 Objective-C 2.0 後棄用了， OBJC2_UNAVAILABLE 標記的內容已經不再使用，那麼現在的結構是什麼呢？
物件
OC 中，每一個物件都是類的例項，先直接來看原始碼中的結構：
struct objc_object {
private:
isa_t isa;
// ...
}
複製程式碼代表物件的結構中只有一個 isa 的成員變數，在 arm64 架構下，系統對 isa 進行了優化，它不光存著地址資訊，還存著其他資訊。因此物件的本質就是包含了一個私有成員變數 isa 的結構體，而 isa 存著的地址就指向著物件所屬的類。不同的物件有不同的成員變數，編譯後，每個物件的結構體也會存著自己的成員變數的值。
使用命令獲取編譯後的程式碼 xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc Coder.m
@interface Coder : Person
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@end
// 編譯後檢視 `Coder` 的實現
struct NSObject_IMPL {
Class isa;
};
struct Coder_IMPL {
struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
NSString * _Nonnull _name;
};
複製程式碼之所以成員變數的值存在物件中，這個也很好理解，每個物件肯定是獨立存在的，都需要擁有自己的變數值。而變數名稱和方法等等存在什麼地方呢，就是類了！
類
類存著成員變數的型別，方法等等，原始碼如下：
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() {
return bits.data();
}
// 省略...
}
複製程式碼首先可以看到的一點是 objc_class 繼承了 objc_object，因此其實 OC 中的類也可以理解為一種物件，稱之為類物件，在 legacy 版本中，物件的結構體中只有一個 isa 指標，指向它的類物件，而類物件中也有一個 isa 指標，指向它的元類。modern 版本使用繼承後，類物件的結構體就繼承了這個優化後的 isa 變數。但對比兩個版本，會發現 modern 版本中除了superclass&cache ，其餘的很多變數不在了，並多了一個 bits 變數。
struct class_data_bits_t {
uintptr_t bits;
class_rw_t* data() {
return (class_rw_t *)(bits & FAST_DATA_MASK);
}
// ...
}
複製程式碼這個結構體裡面是通過一個位運算獲取的指向 class_rw_t 的指標，可見 bits 存著 class_rw_t 結構體的指標和一些其他資訊。然後把目光轉到 class_rw_t 上：
'rw' 和 ro' 分別表示 'readwrite' 和 'readonly'
struct class_rw_t {
// Be warned that Symbolication knows the layout of this structure.
uint32_t flags;
uint32_t version;
const class_ro_t *ro;
method_array_t methods;
property_array_t properties;
protocol_array_t protocols;
// ...
}
複製程式碼可以看到原先 legacy 版本中的方法、屬性和協議列表就存在這個裡面，這幾個列表可以理解為是二維陣列，是可讀可寫的，包含了類的初始內容、分類的內容，二維陣列方便增加。 而這裡又有一個 class_ro_t :
struct class_ro_t {
uint32_t flags;
uint32_t instanceStart;
uint32_t instanceSize;
// ....
const char * name;
method_list_t * baseMethodList;
protocol_list_t * baseProtocols;
const ivar_list_t * ivars;
// ....
};
複製程式碼class_ro_t 裡面的 baseMethodList、baseProtocols、ivars、baseProperties 可以理解為是一維陣列，是隻讀的，包含了類的初始內容。
從這裡我們也能看出分類不能動態新增成員變數到類物件的原因，分類是通過
runtime載入的，這時候類結構已經確定下來了，並且這裡儲存成員變數的記憶體是隻讀的。
元類
上面已經提到，類物件的 isa 中儲存的地址指向的就算類物件的類，稱之為元類，元類儲存著物件方法。也就是說例項方法是儲存在類中的，類方法是儲存在元類中的。用一個經典的圖來表示物件、類和元類的關係。
圖中已經很好的闡述了三者之間的關係，不過這裡需要強調兩點。
- 元類的
isa指向的是基類的元類。 - 基類的元類的
superclass指向的是基類
這兩個點很容易被忽略，在一些面試題中經常出現。