iOS底層原理總結–instance、class、meta-calss物件的isa和superclass

iOS底層原理總結–OC物件的本質(一) – 掘金

iOS底層原理總結–OC物件的本質(二) – 掘金

iOS底層原理總結–OC物件的分類：instance、class、meta-calss物件的isa和superclass – 掘金

iOS底層原理總結– KVO/KVC的本質 – 掘金

…

OC物件的分類：instance、class、meta-calss物件的isa和superclass

OC物件的分類主要可以分為三種:

• instance物件 (例項物件)
• class物件 (類物件)
• meta-class物件 (元類物件)

instance

instance物件就是通過類alloc出來的物件，每次呼叫alloc都會產生新的instance物件。

NSObject *obj1 = [[NSObject alloc]init];
NSObject *obj2 = [[NSObject alloc]init];
複製程式碼

• obj1、obj2是NSObject的instance物件 (例項物件)
• 它們是不同的兩個物件，分別佔據兩塊不同的記憶體空間

instance物件在記憶體中儲存的資訊包括

• isa指標（所有的例項物件都有的。）
• 其他成員變數。

問題： 為什麼所有的例項物件記憶體中都有isa那？

答： 因為所有的OC類都是繼承自NSObject，所以每一個整合的類都包含NSObject裡面所包含的isa。

///> Person類
@interface Person: NSObject{
@public
    int _age;
}
@end

@implementation Person
@end

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        Person *p1 = [[Person alloc]init];
        p1->_age = 3;
        
        Person *p2 = [[Person alloc]init];
        p2->_age = 3;
        
    }
}
return 0;
複製程式碼

• p1 儲存的一定是 右側[[Person alloc]init] 中例項的物件
  • isa指標
  • _age = 3
  • 如果isa的記憶體地址為0x10010，那麼我們的p1的記憶體地址也是0x10010，因為isa一定在例項物件的第一位，所以isa的記憶體地址就是person的記憶體地址。

class

Class物件在記憶體中儲存的資訊包括

       ///> 例項物件
       NSObject *object1 = [[NSObject alloc]init];    ///> 例項物件
       NSObject *object2 = [[NSObject alloc]init];    ///> 例項物件
       
       ///> 類物件
       Class object1Class = [object1 class];          ///> 類物件
       Class object2Class = [object2 class];          ///> 類物件
       Class object3Class = object_getClass(object1); ///> 類物件
       Class object4Class = object_getClass(object2); ///> 類物件
       Class object5Class = [NSObject class];         ///> 類物件
複製程式碼

• isa 指標
• superClass 指標
• 類的屬性資訊(@property)、類的物件方法資訊(instance method)
• 類的協議資訊(protocol)、類的成員變數資訊(ivar)
  • 成員變數資訊：儲存的成員變數的型別，名字等，相當於儲存的描述資訊，只需要儲存一份。
    

    

meta-class

meta-class物件在記憶體中儲存的資訊包括

/// 注意： 這個位置我們呼叫的runtime的object_getClass方法 傳入的值是  ！！！類物件！！！
Class objectMeatClass = object_getClass([NSObject class]); ///> 元類物件
複製程式碼

• objectMeatClass是NSObject的meta-class物件（元類物件）
• 每個類在記憶體中有且只有一個meta-class物件
• meta-class物件和class物件的記憶體結構是一樣的，但是用途不一樣，在記憶體中儲存的資訊主要包括
  • isa指標
  • superclass指標
  • 類的類方法資訊(class method)
    

    

 ///> 判斷一個物件是否s為元類物件
 BOOL result = class_isMetaClass([NSObject class]);
複製程式碼

isa指標

問題1： oc物件的isa指標指向哪裡？

問題2： oc類資訊存放在哪裡？

下面三種isa中一定存在著某種聯絡的，因為當我們呼叫一個物件方法 實際上是運用了OC的訊息機制：

Person *person = [[Person alloc]init]
[person test];
///> 相當於↓↓↓
objc_msgSend(person, @selector(test));

複製程式碼

並且類的物件方法儲存的位置在類物件中，而我們的person是一個例項物件，我們需要通過例項物件isa指標去尋找person的類物件，然後呼叫儲存在類物件中的test類方法。

• instance：例項物件中主要儲存的是isa和其他成員變數，isa指標指向著class類物件，
• class： 類物件中主要儲存的是isa、superclass、屬性、物件方法、協議、成員變數。並且類物件的isa指標指向meta-class類物件
• meta-class： 元類物件中儲存 isa、superclass、類方法的資訊。

從64bit開始，isa需要進行一次位運算，才能計算出真實地址

• ISA_MASK:
  

  

superclass

class物件的superclass指標

• 上圖：我們有一個Student物件，並且繼承Person物件
• 當Student的Instance物件呼叫Person物件的方法時
  • 會先通過 Student的instance物件的isa指標去找到Student的class
  • 然後，通過Student類物件superclass 尋找Person的class
  • person中儲存著物件方法，找到並實現。
  • student的superclass -> person class
  • person的 superclass -> NSObject class

meta-class物件的superclass指標

• 上圖有一個Student物件，並且繼承Person物件
• 當Student的Class物件呼叫Person類的方法時
  • 會先通過 Student的class物件的isa指標去找到Student的meta-class
  • 然後，通過Student的meta-class物件superclass 尋找Person的meta-class
  • person的mete-class中儲存著類方法，找到並實現。

總結

• instance 的 isa指標 指向 class

• class 的 isa指標 指向 meta-class

• meta-class的 isa指標 指向 基類的meta-calss

• class的superclass指向父類的class

  • 如果沒有父類，superclass指標為nil

• meta-calss的superclass指向父類的meta-calss

  • 基類的meta-class的superclass指向基類的class

• instance呼叫物件方法的軌跡

  • isa先找到class，方法不存在，就通過superclass找父類

• class呼叫的類方法的軌跡

  • isa找到meta-class，方法不存在，通過superclass找到父類

問題1： oc物件的isa指標指向哪裡？

1. 如果是instance物件： isa指標指向class物件
2. 如果是class物件： isa指標指向meta-class物件
3. 如果是meta-class物件： isa指標指向基類的meta-class物件

問題2： oc類資訊存放在哪裡？

1. instance物件： 成員變數的具體值
2. class物件： 物件方法、屬性、成員變數描述資訊、協議資訊
3. meta-class物件： 類方法

---

• 文章總結自MJ老師底層視訊。