【4】方法的本质

1)类的初探

    通过例子了解下,类的继承结构,譬如如下LGPerson:

LGPerson

    在控制台通过x或者p/x打印出该类对象的内存地址分布,如下:

内存地址分布

    其中,$4是该类对象的内存首地址,也就是该类对象的isa,原因是每个自定义类都最终继承了NSObject,这里LGPerson类是直接继承,可以通过查看NSObject的定义进行解释,结合结构中Class isa可以看到,NSObject默认有这个属性,而isa也表示该NSObject的类,因此$4也就同时代表了isa的地址。

NSObject定义

2)元类的推导

    为了进一步了解类的内存分布,可以通过x命令、class方法或者runtime提供的类的方法获取,可以看到三种方法得到的结果是相同的,如下:

获取类的内存分布

    接下来进一步分析,通过执行p/x得到person,也就是isa的内存地址,然后与上ISA_MASK,得到了person对应的LGPerson类信息,此时的内存地址是$5;然后,x/4gx命令输出person对象中的isa指向的类的内存分布,将类的isa也与上ISA_MASK,同样得到了person对象的类地址,此时内存地址却是$7,也即$5==$7中的内容。由此得出,对象isa与对应类isa指向同样的信息,也就是『元类』。

元类推导

    不同于常见的类或对象,元类的定义与创建都是交由系统编译器自动完成的,既然OC中类也是对象,那么它的作用也就包含了存储类的方法、属性、协议等。下面继续探究元类中信息指向,依次执行命令x/4gx(打印类的内存分布),p/x(打印类的isa指向地址,也就是元类地址),x/4gx(打印元类的内存分布),x/4gx(打印元类的isa指向地址),po(打印元类的isa指向内容),可以看到最终是指向了NSObject,链路为isa对象->类(LGPerson)->元类(LGPerson)->NSObject(根元类),如下:

元类的指向探究

    此时,通过p/x打印内容中NSObject类信息,发现$10与$11不是一回事。那是否可以就此认定类对象在内存中是存在多份?

内存中的NSObject

    接下来,通过如下打印内存地址的方法进行验证,可以看到无论何种方式,最终得到的类对象都是同一个!

类对象唯一性验证

    然后,继续探索根元类NSObject的指向,由p/x得到类isa信息,然后x/4gx得到内存分布,依次得到$0当前类的isa,$1为元类的isa,$2为根元类NSObject的isa,最后发现根元类的isa指向的地址$3仍然是NSObject自己。

根元类的指向性探究

    通过调用接口直接进行验证,结果如下,发现NSObject的metaClass(元类)、rootMetaClass(根元类)、rootRootMetaClass(根根元类)地址均相同,与上面推导完全吻合。

综上所述,可以得到完整的类isa指向链路isa对象->类(LGPerson)->元类(LGPerson)->NSObject(根元类)->NSObject(根元类),如下:

类isa指向链路图
类继承与isa指向完整图

3)objc_object与objc_class关系

    class底层是objc_class,NSObject底层是objc_object,objc_object是根对象,objc_class继承于objc_object。

4)objc_class结构分析

    objc_class继承于objc_object,新的定义如下:

objc_class定义

    从以上定义可以看到,该struct主要包含了三个数据结构,superclass、cache和bits。通过分析,发现superclass占用8字节,cache占用16字节,另外还继承了父类的isa,8字节,所以才要拿到object_class的内存地址,偏移8+16+8=32,即可得到bits的地址。下面通过命令打印的方式探寻其包含的数据本质。

首先定义类的属性以及方法,作为参照如下:

类的定义

探索命令执行过程如下:

类的属性探究

    其中,p/x打印出了类的首地址,然后根据计算平移32位,得到bits的数据地址,调用data方法,就得到data中存储的内容$3,之后再调用properties()方法就得到了类的属性存储的数组结构$4,属性列表位于list之中,直接打印list即$5,或者通过数组的get方法,就可以打看到当前类的属性『kcName』,与类的定义一致。

类的方法探究

其中,methods方法获取到类的方法存储接口,方法列表就位于list之中,可以直接打印$10或者同理使用数组get方法,依次输出可以看到有func1、kcName(get方法)、setKcName(set方法)、.cxx_destruct(析构方法),但是没有func2类方法。由此也可以推断出,类方法并不在当前类中,而在元类之中!

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