对象，类，元类之间的关系

作者: Kates | 来源:发表于2021-06-17 17:06 被阅读0次

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在之前的文章对象内存探索中，我们已经知道对象默认都有一个isa指针，这个指针指向的正式对象的类，而在oc中一切皆为对象，那类是否也有isa指针，他的指针指向的是谁呢？
带着这个疑问我们来看看
首先我们来看一个示例：

@interface HFPerson : NSObject
@end
HFPerson *p = [HFPerson alloc];
NSLog(@"%@---%p", p, p);

通过lldb我们来打印p的isa指针指向的类
(lldb) x/4gx p
0x28189a520: 0x000001a102e2d675 0x0000000000000000
0x28189a530: 0x0000000000000000 0x0000000000000000
0x000001a102e2d675 p的isa指针
(lldb) po 0x000001a102e2d675 & 0x0000000ffffffff8ULL
HFPerson
(lldb) p/x 0x000001a102e2d675 & 0x0000000ffffffff8ULL
(unsigned long long) $11 = 0x0000000102e2d670

这边就可以清楚看到isa指针指向的是HFPerson，也就是说对象的isa指向的是类
接下来我们看看类的isa指针
(lldb) x/4gx 0x0000000102e2d670
0x102e2d670: 0x0000000102e2d648 0x00000001f65e60d8
0x102e2d680: 0x00070002838e4a00 0x0005803900000000
(lldb) po 0x0000000102e2d648 & 0x0000000ffffffff8ULL
HFPerson
(lldb) p/x 0x0000000102e2d648 & 0x0000000ffffffff8ULL
(unsigned long long) $13 = 0x0000000102e2d648
咦也是HFPerson，但是我们看到$13 跟 前面的$11不一样，也就是说有两个HFPerson类？

接下来在继续往下看看会不会有第三个HFPerson类
(lldb) x/4gx 0x0000000102e2d648
0x102e2d648: 0x00000001f65e60b0 0x00000001f65e60b0
0x102e2d658: 0x00070002838e4c00 0x0003e03500000000
(lldb)  po 0x00000001f65e60b0 & 0x0000000ffffffff8ULL
NSObject

(lldb) p/x 0x00000001f65e60b0 & 0x0000000ffffffff8ULL
(unsigned long long) $15 = 0x00000001f65e60b0
通过第二个HFPerson类我们继续探索发现他的isa指针指向的是NSObject，而我们看到$15的地址跟原来一样，也就是说到顶了。

这边的NSObject是NSObejct类吗？
(lldb) p/x [NSObject class]
(Class) $17 = 0x00000001f65e60d8 NSObject

咦，发现$17 跟$15地址并不一样，所以上面的NSObject并不是我们所熟知的NSObject类，我们跟他取了一个名字叫 $\color{#f00}{根元类}$
而上面的$13 跟前面的$11不一样，我们将$13的HFPerson称之 $\color{#f00}{元类 }$
通过上面的示例我们是不是可以得出这样的结论
对象isa->类isa->元类isa->NSObject(根元类)
等等刚刚HFPerson 继承 NSObject，如果有其他类继承HFPerson，那会有影响吗，我们再来实际考察一下

@interface HFStudent : HFPerson
@end
@interface HFPerson : NSObject
@end
HFPerson *p = [HFPerson alloc];
HFStudent *s = [HFStudent alloc];
NSLog(@"%@---%p", p, p); 断点到这里

(lldb) x/4gx s
0x281366340: 0x000001a10488562d 0x0000000000000000
0x281366350: 0x0000000000000000 0x0000000000000000
(lldb) po 0x000001a10488562d & 0x0000000ffffffff8ULL
HFStudent  （对象isa指针指向类，这个没错）

(lldb) p/x 0x000001a10488562d & 0x0000000ffffffff8ULL
(unsigned long long) $2 = 0x0000000104885628
(lldb) x/4gx 0x0000000104885628
0x104885628: 0x0000000104885600 0x0000000104885678
0x104885638: 0x00000001ae8bdb10 0x0000803900000000
(lldb) po 0x0000000104885600 & 0x0000000ffffffff8ULL
HFStudent （类的isa指针指向元类HFStudent）

(lldb) p/x 0x0000000104885600 & 0x0000000ffffffff8ULL
(unsigned long long) $4 = 0x0000000104885600
(lldb) x/4gx 0x0000000104885600
0x104885600: 0x00000001f65e60b0 0x0000000104885650
0x104885610: 0x00030002808703c0 0x0003e03500000000
(lldb) po 0x00000001f65e60b0 & 0x0000000ffffffff8ULL
NSObject （元类的isa指针指向的是根元类）

(lldb) p/x 0x00000001f65e60b0 & 0x0000000ffffffff8ULL
(unsigned long long) $6 = 0x00000001f65e60b0

这样就应该足够证明上面那个结论了
用一张图表示

D998832A-DF53-482C-BA04-AAE1E91260E8.png

元类

我们知道类有继承关系，元类是否也有呢？
同样我们还是用一个例子来说明


Class object_getClass(id obj)
{
    if (obj) return obj->getIsa();
    else return Nil;
}
object_getClass 获取的是对象的isa指向

    Class tMetaClass = object_getClass(HFStudent.class);
    NSLog(@"%@ meta - %p",tMetaClass,tMetaClass);
    Class tsuperClass = class_getSuperclass(tMetaClass);
    Class pMetaClass = object_getClass(HFPerson.class);
    NSLog(@"%@ meta - %p",pMetaClass,pMetaClass);
    NSLog(@"%@ - %p",tsuperClass,tsuperClass);
    Class psuperClass = class_getSuperclass(tsuperClass);
    Class nMetaClass = object_getClass(NSObject.class);
    NSLog(@"%@ meta- %p",nMetaClass,nMetaClass);
    NSLog(@"%@ - %p",psuperClass,psuperClass);
    Class rsuperClass = class_getSuperclass(psuperClass);
    NSLog(@"%@ - %p",rsuperClass,rsuperClass);
    Class prsuperClass = class_getSuperclass(rsuperClass);
    NSLog(@"%@ - %p",prsuperClass,prsuperClass);

2021-06-19 16:23:20.349082+0800 StoreKitDemo[86485:3135162] HFStudent meta - 0x1053e7698
2021-06-19 16:23:20.349244+0800 StoreKitDemo[86485:3135162] HFPerson meta - 0x1053e76e8
2021-06-19 16:23:20.349344+0800 StoreKitDemo[86485:3135162] HFPerson - 0x1053e76e8
2021-06-19 16:23:20.349440+0800 StoreKitDemo[86485:3135162] NSObject meta- 0x7fff89c111d8
2021-06-19 16:23:20.349540+0800 StoreKitDemo[86485:3135162] NSObject - 0x7fff89c111d8
2021-06-19 16:23:20.349626+0800 StoreKitDemo[86485:3135162] NSObject - 0x7fff89c11200
2021-06-19 16:23:20.349721+0800 StoreKitDemo[86485:3135162] (null) - 0x0

首先获取了HFStudent的元类tMetaClass，通过class_getSuperclass获取到tMetaClass的父类为tsuperClass(HFPerson元类),然后继续通过class_getSuperclass获取tsuperClass的父类psuperClass(NSObject 根元类),在继续通过class_getSuperclass获取psuperClass的父类为rsuperClass(也是NSObject，但是从地址上看并不是根元类，是NSObject 根类)，继续class_getSuperclass获取rsuperClass的父类结果为nil
从结果可以看出元类也是有继承关系，从而得出下图结论

39778AC7-7A4B-4D19-9582-99D613D400CF.png