isa 结构回顾

上篇 对象 与 isa 的关系 我们得知了 isa 连接了 对象 和 类(对象的 isa 指向了 对象所属的类对象)

一. 对象

当我们调用 obj.class 的时候为什么会返回 类相关的信息呢? 上篇我们知道 类相关的信息是存储在对象的 isa 中的，那我们是不是可以猜测 obj.class 对 isa 进行了相关的操作 取出了 isa

- (Class)class {
    return object_getClass(self);
}
Class object_getClass(id obj)
{
    if (obj) return obj->getIsa();
    else return Nil;
}
inline Class 
objc_object::getIsa() 
{
    if (fastpath(!isTaggedPointer())) return ISA();

    extern objc_class OBJC_CLASS_$___NSUnrecognizedTaggedPointer;
    uintptr_t slot, ptr = (uintptr_t)this;
    Class cls;

    slot = (ptr >> _OBJC_TAG_SLOT_SHIFT) & _OBJC_TAG_SLOT_MASK;
    cls = objc_tag_classes[slot];
    if (slowpath(cls == (Class)&OBJC_CLASS_$___NSUnrecognizedTaggedPointer)) {
        slot = (ptr >> _OBJC_TAG_EXT_SLOT_SHIFT) & _OBJC_TAG_EXT_SLOT_MASK;
        cls = objc_tag_ext_classes[slot];
    }
    return cls;
}

inline Class 
objc_object::ISA() 
{
    ASSERT(!isTaggedPointer()); 
#if SUPPORT_INDEXED_ISA
    if (isa.nonpointer) {
        uintptr_t slot = isa.indexcls;
        return classForIndex((unsigned)slot);
    }
    return (Class)isa.bits;
#else
    return (Class)(isa.bits & ISA_MASK);
#endif
}

# if __arm64__
#   define ISA_MASK        0x0000000ffffffff8ULL
# elif __x86_64__
#   define ISA_MASK        0x00007ffffffffff8ULL
# else
#   error unknown architecture for packed isa
# endif

可以看到 isa 最终返回的是 (Class)(isa.bits & ISA_MASK); 在 isa.h 可以看到ISA_MASK的定义
所以 当我们获取 class 的时候 本质是通过 isa的内存地址 进行内存运算,强转 Class 类型 获得的

二. isa 流程图

我们知道 对象的 isa 指向了类，那么类的 isa 指向的又是？ 借用一张 苹果官方的 isa 流程图

image.png

我们现在来验证这幅图

TObject *obj = [TObject new];

断点断住 我们开始打印

image.png
通过位移运算 验证了 obj 的 isa -> TObject(类) image.png

注意 两个 TObject 并不是同一个地址，所以不是同一个东西
所以这也就是说 TObject(类) -> TObject(元类)

image.png

我们可以看到元类的isa 经过内存计算，打印出的是NSObjct也就是我们的根元类
我们可以看到 根元类的地址 和 根元类 isa 指向的地址是同一片地址
所以 也就有了 TObject(元类) -> NSObject(根元类) -> NSObject(根元类) 自己

• 总结
• obj对象 -> TObect类 -> TObject元类 -> NSObject根元类 -> NSObject根元类自己
  也就有了 官方图片中的虚线部分

类的结构体

在前面我们知道 isa 是一个 isa_t 的结构体

typedef struct objc_class *Class;
typedef struct objc_object *id;

namespace {
    struct SideTable;
};

#include "isa.h"

union isa_t {
    isa_t() { }
    isa_t(uintptr_t value) : bits(value) { }

    Class cls;
    uintptr_t bits;
#if defined(ISA_BITFIELD)
    struct {
        ISA_BITFIELD;  // defined in isa.h
    };
#endif
};

之前讲到 isa_t 的结构体中 cls 存储的对象所属的类, 所以是Class 又是 objc_class 的结构体指针，也就是说类的本质 在底层 是 objc_class
然而 objc_class 也继承于 objc_object, 也就是说类也是一个对象，所以第一个指针也是isa

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);
    }
}
截取了一部分源码

superclass 父类

所以 第二段地址就是 父类
我们现在开始打印

类的继承关系

• 定义继承关系
  TObjectChildren -> TObject -> NSObject

• 验证类的继承关系

  
  image.png

通过验证得知 类的继承关系 TObjectChildren -> TObject -> NSObject -> nil

元类的继承关系

那么元类的继承关系又是什么样的呢

我们用上面类的地址，获取相应的元类

// TObjectChildren 的内存信息
(lldb) x/4gx obj.class
0x1000082c0: 0x0000000100008298 0x0000000100008270
0x1000082d0: 0x0003000100620150 0x0004802100000000
// TObjectChildren 的元类
(lldb) p/x 0x0000000100008298 & 0x00007ffffffffff8ULL
(unsigned long long) $14 = 0x0000000100008298
(lldb) po 0x0000000100008298
TObjectChildren
// TObjectChildren 的元类的内存地址
(lldb) x/4gx 0x0000000100008298
0x100008298: 0x00000002101712a0 0x0000000100008248 -> TObjectChildren 的元类的父类地址
0x1000082a8: 0x00010001007367f0 0x0002e03500000000



//  TObject  内存信息
(lldb) x/4gx 0x0000000100008270
0x100008270: 0x0000000100008248 0x00000002101712c8
0x100008280: 0x00000001a7e32f00 0x0000802100000000
// TObject 的元类
(lldb) p/x 0x0000000100008248 & 0x00007ffffffffff8ULL
(unsigned long long) $18 = 0x0000000100008248 -> TObject 的元类地址
(lldb) po 0x0000000100008248
TObject

----
我们从 0x0000000100008248 他是 TObjectChildren 的元类的父类的地址
在下方的TObject的元类地址与其相同
！！！！！！判定  TObjectChildren 的元类  继承于  TObject 的元类
----
TObject 的元类内存信息
(lldb) x/4gx 0x0000000100008248
0x100008248: 0x00000002101712a0 0x00000002101712a0->TObject 的元类的父类地址
0x100008258: 0x0001000100620300 0x0002e03500000000

//NSObject 内存信息
(lldb) x/4gx 0x00000002101712c8
0x2101712c8: 0x00000002101712a0 0x0000000000000000
0x2101712d8: 0x000100010054a8b0 0x0001801000000000
// NSObject 元类
(lldb) p/x 0x00000002101712a0 & 0x00007ffffffffff8ULL
(unsigned long long) $20 = 0x00000002101712a0-> NSObject 的元类地址
(lldb) po 0x00000002101712a0
NSObject

----
我们从 0x00000002101712a0 他是 TObject 的元类的父类的地址
在下方的NSObject的元类地址与其相同
！！！！！！判定  TObject 的元类  继承于  NSObject 的元类

----

// NSObject 元类的内存信息
(lldb) x/4gx 0x00000002101712a0
0x2101712a0: 0x00000002101712a0 0x00000002101712c8
0x2101712b0: 0x0003000100620200 0x0003e03400000000

---
0x00000002101712c8 可以看出 NSObject的元类的父类地址 和 NSObject 的类地址相同
而 NSObject 的父类地址为空
所以 NSObejct的元类 继承于 NSObject 类 -继承于 nil
---

通过一步一步的调试我们得知
TObjectChildren元类 -> TObject元类 -> NSObject元类 -> NSObject类 -> nil