在OC中，对象分为三种
- instance对象（实例对象）
- class对象（类对象）
- meta-class对象（元类对象）
instance对象
instance对象就是类通过alloc出来的对象，每次alloc都会产生一个新的 instance对象。
NSObject *obj1 = [[NSObject alloc]init];
NSObject *obj2 = [[NSObject alloc]init];
在上面的代码中，obj1 和 obj2就是两个不同的实例对象。
instance对象中存储着isa和其他的成员变量
@interface ZJPerson : NSObject
@property (nonatomic, assign) int age;
@property (nonatomic, assign) int height;
@property (nonatomic, assign) int weight;
@end
ZJPerson *person = [[ZJPerson alloc]init];
person.age = 19;
person.height = 179;
person.weight = 69;
在上面的例子中，
person这个实例对象就存储着 isa 以及 _age, _height, _weight四个变量
instance对象.png
类对象
每个类有且只有一个类对象
通过
+ (Class)class OBJC_SWIFT_UNAVAILABLE("use 'aClass.self' instead");
或者通过runtime函数
object_getClass(id _Nullable obj) ;
来获取
NSLog(@"%p --- %p", [ZJPerson class], object_getClass(person));
类对象里存储着
- isa 指针
- superClass 指针
- 属性 信息
- 实例方法 信息
- 协议 信息
- 成员变量 信息
class对象.png
此处的成员变量和实例对象中的成员变量不太一样，实例对象中的成员变量记录的是值，而类对象里的成员变量记录的是成员变量的类型以及名字。
元类对象
每个类有且只有一个元类对象
通过runtime函数
object_getClass(id _Nullable obj) ;
来获取，只不过参数传类对象
//实例对象
ZJPerson *person = [[ZJPerson alloc]init];
//类对象
Class class = object_getClass(person);
//元类对象
Class metaClass = object_getClass(class);
元类对象里存储着
- isa 指针
- superClass 指针
- 类方法信息
meta-class对象.png
那么这三者之间有什么联系呢？
isa指针
我们继续在ZJPerson类添加一个实例方法和一个类方法
@interface ZJPerson : NSObject
@property (nonatomic, assign) int age;
@property (nonatomic, assign) int height;
@property (nonatomic, assign) int weight;
- (void)personInstanceTest;
+ (void)personClassTest;
@end
然后调用它们
ZJPerson *person = [[ZJPerson alloc]init];
[person personInstanceTest];
[ZJPerson personClassTest];
上面这调用方法的代码转换成C\C++伪代码如下：
objc_msgSend(person, @selector(personInstanceTest));
objc_msgSend([ZJPerson class], @selector(personClassTest));
第一句我们可以看到给实例对象发送了消息，调用了存储在类对象里的方法
第二句可以看到给类对象发送了消息，调用了存储在元类对象里的方法
那么这又是怎么实现的呢
instance对象的isa指针指向class对象
当调用personInstanceTest方法的时候，instance对象通过isa指针找到class对象，然后再从class对象里存储的方法列表里找到方法来调用
class对象的isa指针指向meta-class对象
当调用personClassTest方法的时候，class对象通过isa指针找到meta-class对象，然后再从meta-class对象里存储的方法列表里找到方法来调用
isa指针.png
superClass指针
我们再新建另一个类ZJStudent，继承自ZJPerson
@interface ZJStudent : ZJPerson
- (void)studentInstanceTest;
+ (void)studentClassTest;
@end
然后初始化ZJStudent对象，调用ZJPerson的personInstanceTest方法和personClassTest方法
ZJStudent *student = [[ZJStudent alloc]init];
[student personInstanceTest];
[ZJStudent personClassTest];
那么上面这段代码底层逻辑又该怎么走呢
当调用personInstanceTest方法的时候，ZJStudent的instance对象通过isa指针找到ZJStudent的class对象，然后在ZJStudent的class对象存储的方法列表中找personInstanceTest，发现没有，就继续通过superClass指针找到ZJPerson的class对象，然后再ZJPerson的class对象存储中的方法列表里找到并调用
同理，调用personClassTest方法的时候，ZJStudent的class对象通过isa指针找到ZJStudent的meta-class对象，然后在ZJStudent的meta-class对象存储的方法列表中找personClassTest，发现没有，就继续通过superClass指针找到ZJPerson的meta-class对象，然后再ZJPerson的meta-class对象存储中的方法列表里找到并调用
class对象的superClass指针.png
meta-class对象的superClass指针.png
总结
isa和superClass.png
- instance的isa指向class
- class的isa指向meta-class
- meta-class的isa指向基类的meta-class
- class的superclass指向父类的class
- 如果没有父类，则superclass为nil
- meta-class的superclass指向父类的meta-class
- 基类的meta-class的superclass指向基类的class
- instance方法调用轨迹
- 通过instance的isa指针找到class，如果不存在就通过superclass指针往上找，直到为nil，抛出异常
- class方法调用轨迹
- 通过class的isa指针找到meta-class，如果不存在就通过superclass指针往上找，直到为nil，抛出异常
补充
基类的meta-class对象的superclass指针指向基类的class对象
我们通过代码来证明
首先创建一个类继承自NSObject
@interface ZJPerson : NSObject
+ (void)test;
@end
@implementation ZJPerson
+ (void)test {
NSLog(@"+[ZJPerson test] ---- %p", self);
}
@end
然后再创建一个NSObject的分类，实现相同的类方法
@interface NSObject (test)
+ (void)test;
@end
@implementation NSObject (test)
+ (void)test {
NSLog(@"+[NSObject test] ---- %p", self);
}
@end
最后再命令行项目的main函数中
NSLog(@"[ZJPerson class] --- %p", [ZJPerson class]);
NSLog(@"[NSObject class] --- %p", [NSObject class]);
[ZJPerson test];
[NSObject test];
输出如下
截屏2020-12-17 21.21.49.png
可以看到
ZJPerson调用ZJPerson自己的test方法，NSObject调用NSObject自己的test方法，没啥问题
接下来，我们把ZJPerson的test方法注释掉，再此运行一次代码看看输出情况
@interface ZJPerson : NSObject
+ (void)test;
@end
@implementation ZJPerson
//+ (void)test {
// NSLog(@"+[ZJPerson test] ---- %p", self);
//}
@end
截屏2020-12-17 21.22.55.png
可以看到[ZJPerson test]方法调用的是NSObject的test方法，这根据前面的调用逻辑来推理，调用test方法，给ZJPerson的class对象发送了消息，根据isa指针找到ZJPerson的meta-class，发现没有此方法，再根据superclass指针往上找到NSObject的meta-class，发现此方法，调用，也啥大问题。
再接下来我们把NSObject的+test方法注释掉，新增一个-test方法
@implementation NSObject (test)
//+ (void)test {
// NSLog(@"+[NSObject test] ---- %p", self);
//}
- (void)test {
NSLog(@"-[NSObject test] ---- %p", self);
}
@end
再运行一次再看输出结果
截屏2020-12-17 21.25.06.png
可以看到我调用[ZJPerson test]方法，实际上调用的却是NSObject的-test方法，这是为什么呢？
我们可以梳理下逻辑
首先调用[ZJPerson test]，给ZJPerson的class对象发送调用test方法消息，然后class对象通过isa指针找到ZJPerson的meta-class对象，发现方法列表里没有test方法，就通过superclass指针继续往上找，找到NSObject的meta-class对象，发现它的方法列表里也没有，就继续通过superclass往上找，找到了NSObject的class对象，刚好有test方法，调用
调用逻辑.png
再补充
instance对象里的isa存储的并不是class对象的地址值，而是isa指针&ISA_MASK才是class对象的值
# if __arm64__
# define ISA_MASK 0x0000000ffffffff8ULL
# elif __x86_64__
# define ISA_MASK 0x00007ffffffffff8ULL
#endif
截屏2020-12-17 21.55.50.png
因为是mac的命令行项目，所以&的是x86_64下ISA_MASK的值
isa.png
面试题
- 对象的isa指针指向哪里？
- instance对象的isa指向class对象
- class对象的isa指向meta-class对象
- meta-class对象的isa指向基类的meta-class对象
- OC的类信息存放在哪里？
- 成员变量具体的值，存放在instance对象中
- 成员变量、协议、实例方法、属性，存放在class对象中
- 类方法，存放在meta-class对象中
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