OC对象的种类和分析

先说分析结论

1.对象 isa 指针的指向?
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

2.OC 对象中存放了哪些信息?
instance 对象:存放成员变量的具体值;
class 对象:存放了对象方法,属性,成员变量,协议信息等;
meta-class 对象:存放了类方法。

OC对象的种类

OC对象分为三大类:

  1. instance 对象 (实例对象)

  2. class 对象 (类对象)

  3. meta-class 对象 (元类对象)

这里先写一下这几种对象获取的方式:

// 1. instance 对象
NSObject *objc1 = [[NSObject alloc] init];

// 2. class 对象(以下三种方法均可以获取到 NSObject 的 class 对象)
Class objcClass1 = [objc1 class];
Class objcClass2 = [NSObject class];
Class objcClass3 = object_getClass(objc1);

// 3. meta-class 对象(Runtime API object_getClass 中传入 class 对象,即可获得 meta-class 对象)
Class objcMetaClass = object_getClass(objcClass1);

1、instance 对象

instance 对象就是每次通过类 alloc 出来的对象,每次调用 alloc 都会生成一个新的 instance 对象,分别占用不同的内存。

如下图所示,我们自定义一个继承于 NSObject 的 Person 类,然后将代码转为c++ 代码。

1.png

从中可以看出,instance 对象在内存中储存的信息包括:

  • isa 指针

  • 其它成员变量的值

2.png

2、class 对象

每个类在内存中,都是有且仅有一个 class 对象,即上述开篇的不同方法获取到的 class 对象,都是同一个对象。

3.png

与实例对象不同,成员变量的类型,名字,协议等只需要一份就可以了的信息,就储存在 class 对象中。

可以看出,class 对象在内存中储存的信息主要有:

  • isa指针

  • superclass指针

  • 类的属性信息(@property),类的成员变量信息(ivar)

  • 类的对象方法信息(instance method),类的协议信息(protocol)等

3、meta-class 对象

每个类在内存中,都有且仅有一个meta-class对象。

4.png

可以看出,meta-class 对象和 class 对象的内存结构是一样的,但是在内存中储存的信息主要有如下几类,所以其实 meta-class 中也包含类的对象方法等信息,但是其中的值为空:

  • isa指针

  • superclass指针

  • 类的类方法信息(class method)等

开篇讲了元类对象的获取方法,object_getClass,但是这个方法根据参数的不同,返回的对象分为 class 对象和 meta-class 对象,下面讲一下如何判断是否为元类对象。

NSObject *object = [[NSObject alloc] init];
Class objectClass1 = object_getClass(object);
Class objectClass2 = object_getClass(objectClass1);
Class objectClass3 = object_getClass([NSObject class]);
        
// 此方法判断一个 class 对象是否为 meta-class 对象
// 返回 BOOL 值
BOOL isMetaClass1 = class_isMetaClass(objectClass1);
BOOL isMetaClass2 = class_isMetaClass(objectClass2);
BOOL isMetaClass3 = class_isMetaClass(objectClass3);

NSLog(@"%d,%d,%d",isMetaClass1,isMetaClass2,isMetaClass3);

以上打印结果 “0,1,1”,证明 object_getClass 参数为 instance 对象时,返回为 class 对象,而参数为 class 对象时,返回为 meta-class 对象。即:

Class object_getClass(id obj)

  • 传入 instance 对象,返回 class 对象

  • 传入 class 对象,返回 meta-class 对象

  • 传入 meta-class 对象,返回 NSObject 基类的 meta-class 对象

- (Class)class、 + (Class)class

  • 只返回类对象,调用多次也只返回类对象

对象的 isa 指针和 superclass

先放一张网上大神总结的一张图和分析。

5.png

从图中,可以直接分析出 isa 指针的指向和 superclass 的指向

  • 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,superclass指针为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调用对象方法的轨迹,isa找到class,方法不存在,就通过superclass找父类

  • class调用类方法的轨迹,isa找meta-class,方法不存在,就通过superclass找父类

举例来说:

1.当子类 student 的 instance 对象要调用了一个对象方法时,其寻找响应方法的流程图如下:

6.png

2.当子类 student 的 class 对象要调用了一个类方法时,其寻找响应方法的流程图如下:

7.png

需要注意的是,调用一个类方法,当在 root-class 的 meta-class 对象中,都无法找到对应的类方法,此时会通过 root-class 的 superclass 寻找到 root-class 的 class 对象,从中找到对应的实例方法进行调用。

// OC 方法调用的本质是发消息,即
[Person test];
// 以上方法会大致转化为以下方法来实现,即给这个对象发一个“test”的消息,并未说明是类方法还是实例方法,通过方法名查找可调用方法,所以才能被调用成功
objc_msgSend([Person class], @selector(test));

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