OC底层原理（二）：OC对象的分类

接上篇OC底层原理（一）
平时自己都有学习一些底层原理，但是太过分散，也没有写过笔记，这次正好通过mj课程查漏补缺，也记录下来。

这篇还有一道面试题，我们还是在最后解答

问：对象的isa指针指向哪里？

之前我们一直说对象，但是其实我们说的都是实例对象，也就是instance对象，在Objective-C中的对象，其实有三种：

• instance对象（实例对象）
• class对象（类对象）
• meta-class对象（元类对象）

1. instance对象
   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

NSObjcet *object1 = [[NSObjcet alloc] init];
NSObjcet *object2 = [[NSObjcet alloc] init];

这是两个不同的实例对象，分别占据两块不同的内存。
实例对象在内存中存储的信息包括

• isa指针
• 其他成员变量

image.png

2. class对象
   我们通过class方法或runtime方法得到一个class对象。class对象也就是类对象

NSObjcet *object1 = [[NSObjcet alloc] init];
NSObjcet *object2 = [[NSObjcet alloc] init];

Class objectClass1 = [object1 class];
Class objectClass2 = [object2 class];
Class objectClass3 = [NSObject class];
// runtime
Class objectClass4 = object_getClass(object1);
Class objectClass5 = object_getClass(object2);

objectClass1~~ objectClass5都是类对象，他们是同一个类对象，每一个类在内存中有且只有一个class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），类的成员变量信息（ivar）类的对象方法信息（instance method），类的协议信息（protocol）

image.png

3. meta-class对象
   runtime方法object_getClass中传入类对象，得到的就是元类对象

//runtime方法object_getClass中传入类对象，得到的就是元类对象
Class objectMetaClass = object_getClass([NSObject class]);
// 但是调用类对象的class方法时得到还是类对象，无论调用多少次都是类对象
Class objectClass3 = [NSObject class];
Class cls = [[NSObject class] class];

PS:为什么上面调用class方法还是返回类对象，可以查看到其源码。

+ (Class)class {
    return self;
}
- (Class)class {
    return object_getClass(self);
}
//object_getClass方法实现，在其他文件中，一起贴过来了
Class object_getClass(id obj)
{
    if (obj) return obj->getIsa();
    else return Nil;
}

上面第一段代码中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，但是用途不一样，在内存中存储的信息主要包括

• isa指针
• superclass指针
• 类的类方法的信息（class method）

image.png

meta-class对象和class对象的内存结构是一样的，只是因为存储信息不一样，有的信息是空的，图中只是展示了主要信息。

isa指针

这里就要放这张图了

image.png

isa、superclass总结

1. instance的isa指向class
2. class的isa指向meta-class
3. meta-class的isa指向基类的meta-class，基类的isa指向自己
4. class的superclass指向父类的class，如果没有父类，superclass指针为nil
5. meta-class的superclass指向父类的meta-class，基类的meta-class的superclass指向基类的class
6. instance调用对象方法的轨迹，isa找到class，方法不存在，就通过superclass找父类
7. class调用类方法的轨迹，isa找meta-class，方法不存在，就通过superclass找父类

为了证明isa指针的指向是不是我们上面所说的那样，我们用代码来试一下。

image.png

通过断点log出来person对象的isa指针和personClass对象的地址来看，他们并不一样。为什么呢？实际上从苹果64位系统开始，isa还需要一次位运算才能得到真正所指向的真实地址,位运算可以在objc4源码中找到。

//这里是简化后的内容，只取了我们需要的
# if __arm64__
#   define ISA_MASK        0x0000000ffffffff8ULL
# elif __x86_64__
#   define ISA_MASK        0x00007ffffffffff8ULL

因为我们是在mac上进行所以应该是x86架构，我们进行一下运算

image.png

这里我们就能看到person实例对象的isa指针指向的地址0x001d800100001229进行位运算&0x00007ffffffffff8之后，得到的最终地址就是0x0000000100001228，和personClass这个类对象地址一致，也验证了我们的说法。

然后我们再看一下personClass（类对象）的isa是不是指向personMetaClass（元类对象）

但是我们发现类对象无法直接打印出来isa指针 image.png
对于类对象，我们已经知道了它的结构并且结构里肯定是有isa指针这个成员，这里我们自己定义一个结构体强制转换一下，拿到这个isa指针
image.png

然后我们再看一下isa指针的地址

image.png
我们发现经过转换后取到personClass（类对象）的isa同样需要经过位运算得到personMetaClass（元类对上）的地址。

验证完成

面试题解答

问：对象的isa指针指向哪里？
答：instance对象的isa指针指向class对象，
class对象的isa指针指向meta-class对象，
meta-class对象的isa指针指向基类的meta-class对象，
基类的meta-class的isa指针也指向自己。