类的结构分析

isa继续探索

对象探索-初探isa文章中,简单探索了isa的构成,这篇文章主要将isa之间的关系及类的内存结构。

isa链

isa指向谁

实例对象和类都有isa,实例对象的isa指向类,类的isa指向元类,这个是我们都知道的。接下来我们来证明。
方式1:源码证明

//objc.h
/// Represents an instance of a class.
struct objc_object {
    Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};

//objc-runtime-new.h
struct objc_class : objc_object {
    // Class ISA;
    Class superclass;
    cache_t cache;             // formerly cache pointer and vtable
    class_data_bits_t bits;    // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags
   /**省略**/
}

//objc-private.h
struct objc_object {
private:
    isa_t isa;
/**省略**/
}

从源码中,我们可以看到都以isa,也得到了object是Class的实例的答案。但是,没有看到Class的isa是指向元类的答案。这个是是由系统控制的,确实存在的,在第二种方式中可以得到证明。

注意:在看源码是,你会发现有old和new两种文件,一定要看new。因为现在都是新objc。

方式2:lldb调试证明
定义一个Person类,是继承自NSObject

@interface Person : NSObject
{
    NSString *hobby;
}

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

#import "Person.h"

@implementation Person

@end

上断点,运行查看Person对象的内存情况


image.png

实例对象第一个位置是isa,我们看看他是不是:


image.png

完美,验证了他所属的类是Person

接下来验证Person类的isa是谁?
将Person输出:


image.png

看Person类的内存情况


image.png

取出Person类第一个位置,查看他是谁?
image.png

此时,你看到输出的是Person,这是第二次输出Person。第一次是对象的isa是Person,第二次是Person类的isa是Person。你也许会有疑问,内存中会存在两个类对象,这是错误的,接下来会验证这个问题。那么,Person类的isa是Person,实际上它是Person的元类Person,由系统生成。

此时,你心里会想继续深入,元类Person的isa是谁?答案是NSObject,不慌,马上验证:


image.png

元类NSObject的isa是谁?


image.png

元类NSObject的isa是他自己,当然,你可能说它是NSObject类。但是可以直接查看NSObject.class,你会发现他们不一样:


元类NSObject.png

类NSObject.png

由以上可以得到一条isa链:对象->类->元类->根元类->它自己

一张图可以表明他们的关系


关系图.png
类对象在内存中存在几份?

类对象在内存中只有一个。对象只是类的一个代表,如果类有多份,同一个类有多个对象,就有多个类对象。那么,造成相同的类重复的占用内存,造成资源浪费,

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // insert code here...
        Person *objc = [Person alloc];
        Person *objc1 = [Person alloc];
        NSLog(@"class:%@,%@,%@,%@",objc.class,objc1.class,Person.class,object_getClass([Person alloc]));
    }
    return 0;
}

输出结构及验证,证明了类对象在内存中只有一份:


onlyone.png

具有继承关系的类,他们的对象有关系吗?
他们的对象没有关系。继承是类之间的关系,对象之间不存在继承,他们只是类的具体表现形式

object、class的isa以及与实例对象的关系

从objc_object、objc_class的源码中,可以得到如下关系:


objc_object.png
objc_class.png

objc_object、objc_class、NSObject有何关系?

NSObject低层实现是objc_class,NSObject实例的低层是现是objc_object,他们是模版一样,类与对象按照他们来生成。objc_class是继承自objc_object,自动拥有isa。

探索类的内存

object、class的isa以及与实例对象的关系关系图中,可以得知objc_class的第一个是isa,第二个是superclass,第三个是cache,第四个是data。那么接下来验证一下data。
1)第一第二个是isa及superclass,偏移16字节就是cache

cache.png

2)要找到data,必须知道cache占用多大内存
cache占用的内存大小.png

3)cache地址加上自己占用内存大小就是data的地址:0x1000021d8+16(0x100002110)=0x1000021e8
data.png

4)取出class_rw_t
class_rw_t.png

5)这个要注意一下,在781之前,属性、方法等是一个变量,在781版本变为了一个函数。接下来取属性
properties.png

总结

ro:编译时生成
rw:运行时生成,此时,会将ro移到rw
rwe:如果有动态修改,比如,添加方法、属性、类别(非懒加载),会生成rwe,同时,将rw中的ro拷贝一份到rwe。
为什么要设计元类?
复用消息机制。因为发送消息底层是objc_msgSend(接受者,消息编号,参数),如果没有元类,类方法和实例方法可能会同名,那么,objc_msgSend就要区分是什么类型的方法

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 213,558评论 6 492
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 91,002评论 3 387
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 159,036评论 0 349
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 57,024评论 1 285
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 66,144评论 6 385
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 50,255评论 1 292
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,295评论 3 412
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,068评论 0 268
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,478评论 1 305
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,789评论 2 327
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,965评论 1 341
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,649评论 4 336
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,267评论 3 318
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,982评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,223评论 1 267
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,800评论 2 365
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,847评论 2 351