上一篇:Objective-C的runtime機制00-概述
那么，OC的對象在runtime的時候會是個什么樣子的呢？
runtime中的數據結構
有源碼有真相
以下是我摘自runtime源碼中的數據結構定義. 我看的版本是 objc4-680
//-------- [file: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
......
}
//-------- [file:objc-private.h] --------
typedef struct objc_class *Class;
typedef struct objc_object *id;
struct objc_object {
private:
isa_t isa;
......
}
union isa_t
{
......
Class cls;
uintptr_t bits;
......
}
解讀
首先我們不管OC中的對象是什么。切回C/C++的視角，我們可以看到，runtime中定義了一個叫做 objc_object 的結構體，代表OC層的對象，定義了一個objc_class的結構體，代表OC層的類。當然，在rutime層看都是結構體。
在runtime層看，objc_class 繼承于 objc_object。所以objc_class是個更豐富的objc_object而已。對應于OC層，就是說，OC中的類也是一個對象。
objc_object中有個isa_t 的成員變量isa，isa_t是個聯合體，我們只關心它的Class cls的聯合部分。而Class又是個objc_class *。每個對象里面有個isa的成員變量，指向它代表一個類的東西。從OC的角度看，每個對象都能從isa中尋找到它的類的相關信息。
類對象/元類對象
蘋果搞出這么一些亂七八糟的數據結構，那么又是怎么樣用這些數據結構搭建OC運行時環(huán)境的呢？
- 對于OC的類，編譯器會知道類的各種信息:誰家的孩子？（繼承），叫什么？（類名）有啥本事？（成員函數）等等。那么在運行時，就會根據這些信息生成描述這個類的對象，稱作類對象（class object）。類對象也是一個對象（objc_object類型的），只不過這個對象是描述OC的類信息的。類對象是個單例(singleton)，這個也很好理解，對于OC層的某個具體的類，有且僅有一個。
- 類對象既然是objc_object類型，當然也有個isa的指針，告訴說這是一個什么樣的對象。那么這個isa指針指向的對象就是元類對象（metaclass object）。元類對象存儲的信息描述的是類對象的。
- 元類對象也是對象，它的isa又指向哪里？當然不是元元類了，而是指向根類對象的元類對象。對于大部分情況下，OC中的對象的根類是NSObject，那么元類對象的isa就是指向NSObject的元類對象。
描述半天感覺很暈乎，他們說看這張圖就清晰多了。虛線 isa指針，實線superclass。
上面部分靜態(tài)的描述了一下runtime中有哪些對象，他們的關系怎么樣。下面動態(tài)的描述一下。
- 程序啟動之后，會根據編譯時的類的信息，在runtime環(huán)境中構建相應的類對象和元類對象。元類對象isa都指向根類，類對象的isa指向自己的元類對象，并且是個單例。構建相應的superclass等。這樣，啟動之后，runtime就知道有些啥類，他們能干嘛，他們之間的關系是什么樣了。
- 運行時，如果遇到創(chuàng)建OC某個類的實例對象（instance object），分配空間之后，把isa指針指向對象的類對象（class object），這樣，對于這個OC對象，也就能知道類的信息。
為嘛搞那么復雜
C語言不是動態(tài)語言。OC作為C的超集，要實現動態(tài)，就要把類的描述之類的東西從編譯階段挪到運行階段。那么在運行階段，就需要有類對象（class object），元類對象（metaclass object）等等對象化的東西來處理OC類的信息。runtime就這么玩的。
舉個例子
DJObject 繼承于BaseObject, BaseObject繼承于NSObject
// BaseObject.h
@interface BaseObject : NSObject
@end
// DJObject.h
@interface DJObject : BaseObject
@end
// 比如在代碼中造了個對象
DJObject * djObj = [DJObject new];
那么，這些結構就是這樣子的：
- 右邊橙色部分是runtime部分，在啟動加載的時候造的對象，左邊是OC部分，在運行諸如[DJObject new]的時候干的事情。
- runtime部分內，紅色線是isa指針，黑色線是superclass指針。
寫到這里，基本上runtime的內部架構是清楚了。后面的文章將看看runtime是怎么實現Objective-C的各種機制的。
吐槽一下
網絡上貼的各種文章對runtime的結構的摘錄，隨便摘錄了一下就開始說：
//他們在objc.h文件中摘錄了這樣的一段數據結構。
struct objc_object {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};
//他們在runtime.h文件中摘錄了這樣的一段數據結構。
struct objc_class {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !__OBJC2__
Class super_class OBJC2_UNAVAILABLE;
const char *name OBJC2_UNAVAILABLE;
long version OBJC2_UNAVAILABLE;
long info OBJC2_UNAVAILABLE;
long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_ivar_list *ivars OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_method_list **methodLists OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_cache *cache OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_protocol_list *protocols OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
- 首先objc.h/runtime.h中的各種類型的定義，已經被 #if !OBJC_TYPES_DEFINED 這個宏給排除出去了，所以這些定義是無效的。
- 其次，后面明明有一個OBJC_ISA_AVAILABILITY。這個宏的定義如下
#if !defined(OBJC_ISA_AVAILABILITY)
# if __OBJC2__
# define OBJC_ISA_AVAILABILITY __attribute__((deprecated))
# else
# define OBJC_ISA_AVAILABILITY /* still available */
# endif
#endif
就是說，在oc2.0的版本中，這個屬性是不推薦的。實際上在2.0的OC層，我們是無法訪問isa指針的，所以讓人看這個定義是很迷惑的。
- 對于objc_class的摘錄，一樣被OBJC_ISA_AVAILABILITY排除在外。還有人家明明說非objc2.0才有下面的一些諸如super_class的屬性，很多文章還以此為講解。
下一篇: Objective-C的runtime機制02-消息機制
參考文章
Objective-C對象之類對象和元類對象（一）
Objective-C Runtime 運行時之一：類與對象
刨根問底Objective－C Runtime（2）－ Object & Class & Meta Class
