我们都知道，Objective-C是一门基于C语言的面向对象的语言，它的对象模型是基于类来建立的。我们可以在苹果开源的 runtime中发现 Objective-C 对象模型的实现细节。
对象
在 Objective-C 中，每一个对象都是某个类的实例，且这个对象的 isa指针（在 64 位 CPU 下，isa 已经不再是一个简单的指针，在本文中我们暂且把它当作普通指针来理解）指向它所属的类。
类
对象的类不仅描述了对象的数据：对象占用的内存大小、成员变量的类型和布局等，而且也描述了对象的行为：对象能够响应的消息、实现的实例方法等。因此，当我们调用实例方法 [receiver message] 给一个对象发送消息时，这个对象能否响应这个消息就需要通过 isa 找到它所属的类以及superclass才能知道。
- id和Class的定义
struct objc_class {
struct objc_class *isa;
};
struct objc_object {
struct objc_class *isa;
};
typedef struct objc_class *Class; //类 (class object)
typedef struct objc_object *id; //对象 (instance of class)
在objc中，id代表了一个对象。根据上面的声明，凡是首地址是*isa的struct指针，都可以被认为是objc中的对象。运行时可以通过isa指针，查找到该对象是属于什么类(Class)。
在 Objective-C 中有一个非常特殊的类 NSObject ，绝大部分的类都继承自它。它是 Objective-C 中的两个根类（rootclass）之一，另外一个是 NSProxy.
- 运行时的实现方式
根据上面的说法，类对象(Class)同样也算是对象，我们称之为类对象。按照我们前面所说的所有的对象都是某个类的实例，那么类对象又是什么类的实例呢？
下面实现一个简单的类，并用C重写一遍
@interface NyanCat : NSObject {
int age;
NSString *name;
}
- (void)nyan;
+ (void)nyan;
@end
@implementation NyanCat
- (void)nyan1 {
printf("instance nyan~");
}
+ (void)nyan2 {
printf("class nyan~");
}
@end
上面是一个简单的类，有两个instance variable，有一个类方法、一个实例方法。
C的大概实现
//Class的实际结构
struct _class_t {
struct _class_t *isa; //isa指针
struct _class_t *superclass; //父类
void *cache;
void *vtable;
struct _class_ro_t *ro; //Class包含的信息
};
//Class包含的信息
struct _class_ro_t {
unsigned int flags;
unsigned int instanceStart;
unsigned int instanceSize;
unsigned int reserved;
const unsigned char *ivarLayout;
const char *name; //类名
const struct _method_list_t *baseMethods; //方法列表
const struct _objc_protocol_list *baseProtocols; //协议列表
const struct _ivar_list_t *ivars; //ivar列表
const unsigned char *weakIvarLayout;
const struct _prop_list_t *properties; //属性列表
};
//NyanCat(meta-class)
struct _class_t OBJC_METACLASS_$_NyanCat = {
.isa = &OBJC_METACLASS_$_NSObject, //指向根元类类
.superclass = &OBJC_METACLASS_$_NSObject,
.cache = (void *)&_objc_empty_cache,
.vtable = (void *)&_objc_empty_vtable,
.ro = &_OBJC_METACLASS_RO_$_NyanCat, //包含了类方法等
};
//NyanCat(Class)
struct _class_t OBJC_CLASS_$_NyanCat = {
.isa = &OBJC_METACLASS_$_NyanCat, //此处isa指向meta-class
.superclass = &OBJC_CLASS_$_NSObject,
.superclass = (void *)&_objc_empty_cache,
.vtable = (void *)&_objc_empty_vtable,
.ro = &_OBJC_CLASS_RO_$_NyanCat, //包含了实例方法 ivar信息等
};
typedef struct objc_object NyanCat; //定义NyanCat类型
所有NyanCat的实例的isa都指向了NyanCat(Class)。
NyanCat(Class)是一个全局变量，其中记录了类名、成员变量信息、property信息、protocol信息和实例方法列表等。
NyanCat(Class)的isa指向了全局变量NyanCat(meta-class)，meta-class里只记录了类名、类方法列表等。
画出来就是这样：
其实这里meta-class的isa指针也是有指向的，它指向根元类。也就是根类（NSObject）对应的元类。
元类
我们上面提到，本质上 Objective-C 中的类也是对象，它也是某个类的实例，这个类我们称之为元类（metaclass）。
因此，我们也可以通过调用类方法，比如 [NSObject new]，给类对象发送消息。同样的，类对象能否响应这个消息也要通过 isa 找到类对象所属的类（元类）才能知道。也就是说，实例方法是保存在类中的，而类方法是保存在元类中的。
那元类也是对象吗？是的话那它又是什么类的实例呢？是的，没错，元类也是对象（元类对象），元类也是某个类的实例，这个类我们称之为根元类（root metaclass）。不过，有一点比较特殊，那就是所有的元类所属的类都是同一个根元类（当然根元类也是元类，所以它所属的类也是根元类，即它本身）。根元类指的就是根类的元类，具体来说就是根类 NSObject 对应的元类。
因此，理论上我们也可以给元类发送消息，但是 Objective-C 倾向于隐藏元类，不想让大家知道元类的存在。元类是为了保持 Objective-C 对象模型在设计上的完整性而引入的，比如用来保存类方法等，它主要是用来给编译器使用的。
说了这么多，好像有点晕，用一张图来解释。
由图所示，当向一个对象发送消息时，该对象会通过isa找到它的类，然后在它类的方法列表中搜寻有没有对应的方法，如果没有，就会沿着superclass的线查找上去，如果一直没有找到，就会进行消息转发机制（关于消息转发机制后面我会专门写一篇关于runtime的文章）而向一个类发送消息时，该类对象会通过isa找到它的元类，然后在该元类的方法列表中搜寻有没有相应的方法，机制和向对象发送消息是一样的。
好了，OC中的类与对象的工作机制大概就是这样。
