iOS底层原理--类的结构分析(二)

在前面一篇文章iOS底层原理--类的结构分析中，我们已经对类的底层原理进行了分析。得出了以下结论：

• 对象的isa指针质量的时候类，类的isa指向的是元类(Meta Class),元类最终指向了根元类(NSObject)
• class在底层是一个objc_class类型的结构体，而 objc_class又是继承自objc_object,objc_object中包含了isa,所以任何类都有isa指针。
• objc_class中有个class_data_bits类型的结构体，通过class_data_bits的data我们可以拿到对象的属性、方法、协议等。

方法的归属问题

我们在LGPerson类中添加2个方法，如下:

//
//  LGPerson.h
//  KCObjc
//
//  Created by Cooci on 2020/7/24.
//

#import <Foundation/Foundation.h>

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN

@interface LGPerson : NSObject

@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@property (nonatomic, copy) NSString *nickName;

+(void) sayHello;
-(void) sayHi;

@end

NS_ASSUME_NONNULL_END

一个实例方法sayHi,一个类方法sayHello。我们来来看看在底层的情况。

• 我们获取LGPerson的地址

LGPerson.png

• 拿出首地址0x0000000100002238平移32位 得到0x0000000100002258，得到bits
  class_data_bits_t.png
• 获取data()

data().png

• 获取class_rw_t

class_rw_t.png

• 获取方法列表methods()

methods.png

• 获取methods()的数据
  image.png
  我们可以看到以下信息：
  • 对象会自动帮我们生成getter、setter方法
  • sayHi存在在类中

sayHello并没有找到？我们知道在底层中，并没有类方法和实例方法的区别，所以只是方法存在的位置不同而已，那么类方法会不会存在在元类中呢。实验一下：

sayHello.png
可以看到，sayHello方法存在在元类中，类方法就相当于元类的实例方法。

接下来，我们看2道面试题

面试题一

我们有一个类LGPerson

//
//  LGPerson.h
//  002-类方法归属分析
//
//  Created by cooci on 2020/9/12.
//  Copyright © 2020 cooci. All rights reserved.
//

#import <Foundation/Foundation.h>

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN

@interface LGPerson : NSObject
- (void)sayHello;
+ (void)sayHappy;

@end

NS_ASSUME_NONNULL_END

我们要进行如下操作：

void lgInstanceMethod_classToMetaclass(Class pClass){
    
    const char *className = class_getName(pClass);
    Class metaClass = objc_getMetaClass(className);
    
    Method method1 = class_getInstanceMethod(pClass, @selector(sayHello));
    Method method2 = class_getInstanceMethod(metaClass, @selector(sayHello));

    Method method3 = class_getInstanceMethod(pClass, @selector(sayHappy));
    Method method4 = class_getInstanceMethod(metaClass, @selector(sayHappy));
    
    LGLog(@"%s - %p-%p-%p-%p",__func__,method1,method2,method3,method4);
}

这个方法顾名思义就是去找类的实例方法，pClass为类对象，而metaClass为元类。

• 第一条为类中有没有sayHello方法，因为sayHello是实例方法，所以是有的，此时可以打印方法地址。
• 第二条为元类中有没有sayHello方法，因为sayHello是实例方法，所以是没有的，此时不可以打印方法地址。
• 第三条为类中有没有sayHappy方法，因为sayHappy是类方法，所以是没有的，此时不可以打印方法地址。
• 第三条为元类中有没有sayHappy方法，因为sayHappy是类方法，所以是有的，此时可以打印方法地址。
  最终结果如下所示。
  结果.png

面试题二

接下来还是刚刚的类，我们看看另一个操作

void lgClassMethod_classToMetaclass(Class pClass){
    
    const char *className = class_getName(pClass);
    Class metaClass = objc_getMetaClass(className);
    
    Method method1 = class_getClassMethod(pClass, @selector(sayHello));
    Method method2 = class_getClassMethod(metaClass, @selector(sayHello));

    Method method3 = class_getClassMethod(pClass, @selector(sayHappy));
    Method method4 = class_getClassMethod(metaClass, @selector(sayHappy));
    
    LGLog(@"%s-%p-%p-%p-%p",__func__,method1,method2,method3,method4);
}

这个方法顾名思义就是去找类的类方法，pClass为类对象，而metaClass为元类。

• 第一条为类中有没有sayHello方法，因为sayHello是实例方法，所以是没有的，此时不可以打印方法地址。
• 第二条为元类中有没有sayHello方法，因为sayHello是实例方法，所以是没有的，此时不可以打印方法地址。
• 第三条为类中有没有sayHappy方法，因为sayHappy是类方法，所以是没有的，此时可以打印方法地址。
• 第四条，照理说应该是没有地址的，因为sayHappy是类方法，也就是说是元类的实例方法。
  那么我们来看打印结果
  结果.png
  但是，和我们预想的不一样，为啥印元类的的类方法呢？我们来看看源码。

class_getClassMethod

我们来看看class_getClassMethod的源码里到底做了啥

Method class_getClassMethod(Class cls, SEL sel)
{
    if (!cls  ||  !sel) return nil;

    return class_getInstanceMethod(cls->getMeta(), sel);
}

• class_getClassMethod最终会去调用class_getInstanceMethod方法
• 调用对象是getMeta()也就是对象元类
  总结class_getClassMethod的本质就是调用元类的实例方法

那么，我们看看getMeta()里做了什么？

cls->getMeta()

Class getMeta() {
        if (isMetaClass()) return (Class)this;
        else return this->ISA();
    }

这个方法是获取类的元类的方法,有两种情况：

• 如果是元类，就返回自己
• 如果不是元类，那么就返回它的isa指向的地址，即元类

所以再看这一段

Method method4 = class_getClassMethod(metaClass, @selector(sayHappy));

由于metaClass本身就是元类，所以就是在他的里面找实例方法，所以会返回方法的地址。

面试题三

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        BOOL re1 = [(id)[NSObject class] isKindOfClass:[NSObject class]];       //
        BOOL re2 = [(id)[NSObject class] isMemberOfClass:[NSObject class]];     //
        BOOL re3 = [(id)[LGPerson class] isKindOfClass:[LGPerson class]];       //
        BOOL re4 = [(id)[LGPerson class] isMemberOfClass:[LGPerson class]];     //
        NSLog(@" re1 :%hhd\n re2 :%hhd\n re3 :%hhd\n re4 :%hhd\n",re1,re2,re3,re4);

        BOOL re5 = [(id)[NSObject alloc] isKindOfClass:[NSObject class]];       //
        BOOL re6 = [(id)[NSObject alloc] isMemberOfClass:[NSObject class]];     //
        BOOL re7 = [(id)[LGPerson alloc] isKindOfClass:[LGPerson class]];       //
        BOOL re8 = [(id)[LGPerson alloc] isMemberOfClass:[LGPerson class]];     //
        NSLog(@" re5 :%hhd\n re6 :%hhd\n re7 :%hhd\n re8 :%hhd\n",re5,re6,re7,re8);
    }
    return 0;
}

这个面试题就是分析isKindOfClass和isMemberOfClass的区别

isKindOfClass

isKindOfClass中也分为类方法和实例方法

• 类方法

+ (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
    // tcls是第一个参数的元类
    // cls是后面对比的类
    // tcls->superclass是去找父类
    for (Class tcls = self->ISA(); tcls; tcls = tcls->superclass) {
        if (tcls == cls) return YES;
    }
    return NO;
}

该方法就是那当前对象的isa即元类和传入的对象进行对比，如果一致则返回YES，如果不一样则去父类找，如果未找到则返回NO。

• 实例方法

- (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
    for (Class tcls = [self class]; tcls; tcls = tcls->superclass) {
        if (tcls == cls) return YES;
    }
    return NO;
}

该方法就是那当前对象的和传入的对象进行对比，如果一致则返回YES，如果不一样则去父类找，如果未找到则返回NO。

isMemberOfClass

isMemberOfClass中也分为类方法和实例方法

• 类方法

+ (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    return self->ISA() == cls;
}

该方法会去查找当前类的元类和传入的类是否相等。

• 实例方法

- (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    return [self class] == cls;
}

该方法会去查找当前对象和传入的对象是否相等。

所以最终打印结果如下

image.png