OC 对象的分类

作者: 笔头还没烂 | 来源:发表于2023-04-09 23:33 被阅读0次

Objective-C 中的对象，简称OC对象，主要可以分主3种：

instance 对象（实例对象）
- 定义：instance 对象就是通过类 alloc 出来的对象，每次调用 alloc 都会产生新的 instance 对象；
```
NSObject *object1 = [[NSObject alloc] init];
NSObject *object2 = [[NSObject alloc] init];
```
  - object1、object2 是 NSObject 的 instance 对象（实例对象）
  - 它们是不同的两个对象，分别占据着两块不同的内存
- instance 对象在内存中存储的信息包括：isa 指针、其他成员变量

class 对象（类对象）

示例代码：

#import "ViewController.h"
#import <objc/runtime.h>

@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    NSObject *object1 = [[NSObject alloc] init];
    NSObject *object2 = [[NSObject alloc] init];
    //实例对象的内存地址值输出
    NSLog(@"%p %p",object1,object2);
    /**
     输出结果如下：
     0x600000f440a0 0x600000f440f0
     */
    
    
    /**
    一个类的类对象是惟一的；
     */
    
    Class objectClass1 = [object1 class];
    Class objectClass2 = [object2 class];
    Class objectClass3 = [NSObject class];
    Class objectClass4 = object_getClass(object1);
    Class objectClass5 = object_getClass(object2);
    //类对象的内存地址值输出
    NSLog(@"%p",objectClass1);
    NSLog(@"%p",objectClass2);
    NSLog(@"%p",objectClass3);
    NSLog(@"%p",objectClass4);
    NSLog(@"%p",objectClass5);
    
    /**
     输出结果如下：
     0x1b8c94148
     0x1b8c94148
     0x1b8c94148
     0x1b8c94148
     0x1b8c94148
     */
}

输出结果如下：

0x600000f440a0 0x600000f440f0

0x1b8c94148
0x1b8c94148
0x1b8c94148
0x1b8c94148
0x1b8c94148

小结：

object1、object2 是 NSObject 的 instance 对象（实例对象）,它们是不同的两个对象，分别占据着两块不同的内存
objectClass1 ~ objectClass5 都是 NSObject 的 class对象（类对象），它们是同一个对象。每个类在内存中有且只有一个类对象

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）
类的对象方法信息（instance method）
类的协议信息（protocol）
类的成员变量信息（ivar）

meta-class 对象（元类对象）

示例代码：

#import "ViewController.h"
#import <objc/runtime.h>

@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    NSLog(@"===============实例对象输出==================");
    NSObject *object1 = [[NSObject alloc] init];
    NSObject *object2 = [[NSObject alloc] init];
    //基类的实例对象的内存地址值输出
    NSLog(@"%p %p",object1,object2);
    /**
     输出结果如下：
     0x600003e103b0 0x600003e10380
     */
    NSLog(@"================类对象输出=================");
    
    /**
    一个类的类对象是惟一的；
    类对象调用 class 方法返回的一直是 class 对象
     */
    Class objectClass1 = [object1 class];
    Class objectClass2 = [object2 class];
    Class objectClass3 = [NSObject class];
    Class objectClass4 = object_getClass(object1);
    Class objectClass5 = object_getClass(object2);
    //基类的类对象的内存地址值输出
    NSLog(@"%p",objectClass1);
    NSLog(@"%p",objectClass2);
    NSLog(@"%p",objectClass3);
    NSLog(@"%p",objectClass4);
    NSLog(@"%p",objectClass5);
    
    /**
     输出结果如下：
     0x1b8c94148
     0x1b8c94148
     0x1b8c94148
     0x1b8c94148
     0x1b8c94148
     */
    NSLog(@"===============元类对象输出=================");
    Class objectMetaClass = object_getClass(objectClass1);
    //基类的元类对象的地址输出
    NSLog(@"%p",objectMetaClass);
    /**
     输出结果如下：
     0x1b8c940f8
     */
    
    NSLog(@"============================================");
    /**
    基类的元类对象调用 class 方法，返回的仍然是它本身
     */
    NSLog(@"%p",[objectMetaClass class]);
    /**
     输出结果如下：
     0x1b8c940f8
     */
    NSLog(@"============查看是否是元类对象===============");
    /**
     查看是否是元类对象
     */
    BOOL result = class_isMetaClass([NSObject class]);
    if(result) {
        NSLog(@"[NSObject class] 返回的结果是元类对象");
    }else {
        NSLog(@"[NSObject class] 返回的结果不是元类对象");
    }
    /**
     输出结果：
     [NSObject class] 返回的结果不是元类对象
     */
}


@end

输出结果如下：

===============实例对象输出==================

0x600003e103b0 0x600003e10380

================类对象输出=================

0x1b8c94148

0x1b8c94148

0x1b8c94148

0x1b8c94148

0x1b8c94148

===============元类对象输出=================

0x1b8c940f8

============================================

0x1b8c940f8

============查看是否是元类对象===============

[NSObject class] 返回的结果不是元类对象

objectMetaClass 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（都是 Class 指针类型），但是用途不一样，元类对象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）

小结：

实例对象：
- 通过 alloc 出来的对象是实例对象；
- 实例对象存储了 isa 指针以及其他的成员变量。
类对象：
- 调用实例对象或者类对象的 class 方法或者执行 runtime 的 object_getClass 方法并将实例对象作为参数传入，返回的结果都是类对象；
- 类对象在内存中只有一份，即是惟一的。类对象无论调用多少次 class 方法，最终返回的依然还是类对象；
- 类对象主要存储 isa 指针、superclass 指针、属性信息、对象方法信息、协议信息、成员变量信息（如变量的类型、变量的名字）等“只需定义一份”的信息，类似于 Java 中“类”的概念，相当于定义了一个“模子”。只是这个“模子”不包含类方法，oc 将类方法存储到了元类对象当中。
元类对象：
- 执行 runtime 的 object_getClass 方法并将类对象作为参数传入，返回的结果是元类对象；
- 元类对象调用 class 方法，返回的是基类的元类对象。
- 元类对象主要存储 isa 指针、superclass 指针，以及类方法信息。class_isMetaClass 可用于判断传入的对象是否是元类对象。

面试题：

（1）对象的 isa 指向哪里？
- 实例对象的 isa 指定类对象；类对象的 isa 指针指向元类对象；元类对象的 isa 指针指向 NSObject 基类的元类对象。
相关源码：

（2）OC 的类信息存放在哪里？
- OC 的实例对象存储了成员变量信息（成员变量的值）；
- OC 的类对象存储了类信息中的属性信息、对象方法信息、协议信息、成员变量信息（如成员变量的类型、成员变量的变量名等）等；
- 元类对象存储了类信息中的类方法信息等；
runtime 的相关源码在 obj4 中查看；

objc_getClass 和 object_getClass 方法的区别：

源码对比如下：

（1）object_getClass 的源码：

/***********************************************************************
* object_getClass.
* Locking: None. If you add locking, tell gdb (rdar://7516456).
**********************************************************************/
Class object_getClass(id obj)
{
    if (obj) return obj->getIsa();
    else return Nil;
}

（2）objc_getClass 的源码：

/***********************************************************************
* objc_getClass.  Return the id of the named class.
**********************************************************************/
Class objc_getClass(const char *aClassName)
{
    if (!aClassName) return Nil;

    // NO unconnected, YES class handler
    return look_up_class(aClassName, NO, YES);
}

通过源码可以看出，objc_getClass 是将类名作为参数，参数是一个字符串，通过字符串返回对应的类对象；

object_getClass 是将对象作为参数：

传入的如果是实例对象，则返回类对象；
传入的如果是类对象，则返回元类对象；
传入的如果是元类对象，则返回基类的元类对象；

OC 的消息机制

如：

Person *person = [[Person alloc] init];
[person personInstanceMethod];
//最后一行代码，底层实现可转为：objc_msgSend(person,@selector(personInstanceMethod));

方法的调用问题
- 实例对象的 isa 指向类对象：当调用对象方法时，通过 instance 的 isa 找到 class，最后找到对象方法的实现进行调用。
- 类对向的 isa 指向元类对象：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。
superClass 指针
- 作用：如果是类对象的 superClass 指针，则指向父类的类对象；如果是元类对象的 superClass 指针，则指向父类的元类对象。
- 类对象的superClass 指针的方法调用流程：
  - 假设子类实例对象调用父类的实例方法（eg: [stu personInstanceMethod]），则调用流程为：
    - 第一步：先通过实例对象的 isa 指针找到子类的类对象（因为实例方法存在该子类的类对象中），在该子类的类对象的对象方法列表中找要调用的方法；能找到则直接调用，找不到则进入第二步；
    - 第二步：如果在子类类对象的实例方法列表中找不到要调用的方法，此时通过子类类对象的 superClass 指针去找该子类的父类类对象，进入第三步；
    - 第三步：找到子类的父类类对象后，会看父类类对象的实例方法列表中是否存在要调用的方法，如果有则直接调用，如果没有，则继续通过该父类类对象的 superClass 指针去找该父类的父类类对象，一层层往上找，直到找到 NSObject，如果所有的父类类对象的实例方法列表中都不存在该方法的实现，则代码直接闪退，会报 unrecognized selector 的经典错误；
  - 场景举例：当 Student 的 instance 对象要调用 Person 的实例方法时，会先通过 isa 找到 Student 的 class，然后通过 superclass 找到 Person 的 class，最后找到实例方法进行调用。
- 元类对象的 superClass 指针的方法调用流程：
  - 假设子类对象调用父类的类方法（eg: [Student personClassMethod]），则调用流程与类对象的 superClass 指针类似，如下：
    - 第一步：先通过子类类对象的 isa 找到该子类的元类对象（因为类方法是存在该子类的元类对象中），看该子类的元类对象的类方法列表中是否存在要调用的方法，如果有则直接调用，如果没有则进入第二步；
    - 第二步：如果在子类元类对象的类方法列表中找不到要调用的类方法，此时通过子类的元类对象的 superClass 指针去找该子类的父类的元类对象，进入第三步；
    - 第三步：找到子类的父类元类对象后，会看父类元类对象的类方法列表中是否存在要调用的方法，如果有则直接调用，如果没有，则继续通过该父类的 superClass 指针去找该父类的父类类对象，一层层往上找，直到找到 NSObject。如果所有父类元类对象的类方法列表中都不存在该方法的实现，则代码直接闪退，会报 unrecognized selector 的经典错误；
  - 场景举例：当 Student 的 class 要调用 Person 的类方法时，会先通过 isa 找到 Student 的 meta-class，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。
- 小结：类对象的 superClass 指针指向父类的类对象；元类对象的 superClass 指针指向父类的元类对象；
  附苹果官方图：
  
  对象的isa 指针和 superClass 指针.png

OC 对象的分类

相关文章

网友评论

延伸阅读

深度阅读

栏目导航

热点阅读