类的底层探索(上)

实例对象的isa指针指向

我们都知道每个实例对象都存储一个isa指针,占用8个字节,指向所属的类。获取类对象的三种方式:


获取类对象

打开源码,我们发现class本质是一个objc_class的结构体


objc_class

objc_class实现

那么可以发现类也是是一个对象,即实例对象的isa指针指向的是类对象,类对象里也有一个isa指针,那么类对象的isa指针指向哪里呢?是指向元类吗?元类是什么?我们来探索一下

首先找到mask掩码,我们通过内存地址的位移计算来获取类对象的相关信息。因为我们是inter的cpu,所以找x86的掩码


mask掩码

内存地址位移计算出对应isa指针指向的地址

我们可以发现,内存地址为0x0000000100008330 和 0x0000000100008308的名字都是TTObject,而通过方法获取类对象的地址是0x100008330,那么这个类对象isa指针指向的0x0000000100008308地址所对应的对象是TTObject类对象的元类,我们继续探索
继续得到NSObject

继续位移计算得到了一个NSObject类型(根元类),且isa指针指向了自己,然后通过图中打印NSObject的类对象地址,发现得到的NSObject类型并不是我们熟知的NSObject,而继续位移计算则得到了NSObject的类对象,全程得到的名字顺序TTObject-‘TTObject(元类对象)’-’NSObject(根元类)‘-NSObject
继续位移计算得到了NSObject的类对象

由此可以得出结论:
  • 类和元类的名字是一样的
  • 实例对象isa指向我们的类对象,类对象的isa指向元类对象,元类对象的isa指针指向了根元类,根元类的isa指针,指向自己
  • 根类NSObject isa指针指向根元类

类有继承关系,元类有继承关系吗?

NSObject元类,类对象,TTObject的元类和元类的父类

从图中可以看到,TTObject的元类的父类就是NSObject的元类(根元类)。那我们生命一个类继承TTObject


TTPerson

TTPerson继承TTObject,TTPerson元类的父类是TTObject0x100008400(TTObject的元类0x100008400),因此:元类的父类就是父类的元类。


NSObject的父类和根元类的父类

由图,NSObject没有父类,根元类的父类就是NSObject的类对象,得出相应的走位图
image.png

image.png

类对象里面存储的内容

objc_class源码

猜测应该是存储在class_data_bits_t bits; 里。


先获得TTObject类对象的首地址0x100008428

那么通过isa指针8字节,superclass8字节,cache_t16字节,首地址0x100008428位移32个字节就得到了0x100008448,即class_data_bits_t bits的地址,然后继续打印地址存储的内容


class_data_bits_t

发现看不太懂这串数字什么意思,那么就去源码中看一下class_data_bits_t bits这个里面到底有什么吧。
class_data_bits_t

class_data_bits_t data方法

然后去源码中找class_rw_t的内容


class_rw_t实现

在class_rw_t结构体内,我们可以看到有methods,properties,protocols,查看一下methods
image.png

method_list_t

可以看出,方法count=6
TTPerson生命

看起来像是加上成员变量的setter和getter,类方法和实例方法,还有内部实现里的init刚好是6个。那我们继续看看里面的方法列表
method_list_t
method_list_t 继承entsize_list_tt,entsize_list_tt类似一个容器模板,那么method_list_t也是一个容器,存储的是method_t,容器的类型是method_list_t
在entsize_list_tt有一个get方法,我们试试能不能打出方法名字

发现打印的内容返回的是method_t相关内容没有,需要继续找method_t是否有相关的打印描述方法

在method_t结构体里找到了这个getDescription方法,里面涉及到small和big内存对齐方法,在后见介绍

获取方法名称

而我们看起来好像是包括类方法和实例方法,结果却不是这样,并不包含类方法,而是有一个".cxx_destruct"方法,是c++析构函数,当实例对象有成员变量的时候,会生成这个析构函数。

  • 再看一下属性


    相同步骤打印属性

    而我们定义的成员变量,则不存在属性列表里


    成员变量定义
在method_t结构体里找到了这个big方法

big和small 是结构体内存对齐的方式

  • 大端:高位字节存放内存的低地址段,低段位字节存放内存的高地址段
  • 小端:高位字节存放内存的高地址段,低位字节存放内存的低地址段
    例如:
    0x12345678 0x1000 0x1001 0x1002 0x1003 0x1004

总结:

  • 类对象的方法列表存储的是实例方法,没有类方法
  • 类对象的属性列表,不存储成员变量
  • 类和元类的名字是一样的
  • 实例对象isa指向我们的类对象,类对象的isa指向元类对象,元类对象的isa指针指向了根元类,根元类的isa指针,指向自己
  • 根类NSObject isa指针指向根元类
  • 我们可以通过拿到对象的地址,然后通过地址位移拿到我们想要的内容
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