[TOC]
面試題：OC的類信息存放在哪里。
面試題：對象的isa指針指向哪里。
示例代碼
#import <Foundation/Foundation.h>
#import <objc/runtime.h>
/* Person */
@interface Person : NSObject <NSCopying>
{
@public
int _age;
}
@property (nonatomic, assign) int height;
- (void)personMethod;
+ (void)personClassMethod;
@end
@implementation Person
- (void)personMethod {}
+ (void)personClassMethod {}
@end
/* Student */
@interface Student : Person <NSCoding>
{
@public
int _no;
}
@property (nonatomic, assign) int score;
- (void)studentMethod;
+ (void)studentClassMethod;
@end
@implementation Student
- (void)studentMethod {}
+ (void)studentClassMethod {}
@end
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
NSObject *object1 = [[NSObject alloc] init];
NSObject *object2 = [[NSObject alloc] init];
Student *stu = [[Student alloc] init];
[Student load];
Person *p1 = [[Person alloc] init];
p1->_age = 10;
[p1 personMethod];
[Person personClassMethod];
Person *p2 = [[Person alloc] init];
p2->_age = 20;
}
return 0;
}
一、OC對象的類型
OC的類信息存放在哪里
OC對象主要可以分為三種
- instance對象（實例對象）
- class對象（類對象）
- meta-class對象（元類對象）
instance對象就是通過類alloc出來的對象，每次調(diào)用alloc都會產(chǎn)生新的instance對象
NSObjcet *object1 = [[NSObjcet alloc] init];
NSObjcet *object2 = [[NSObjcet alloc] init];
object1和object2都是NSObject的instace對象（實例對象），但他們是不同的兩個對象，并且分別占據(jù)著兩塊不同的內(nèi)存。
instance對象在內(nèi)存中存儲的信息包括
- isa指針
- 其他成員變量
衍生問題：在上圖實例對象中根本沒有看到方法，那么實例對象的方法的代碼放在什么地方呢？那么類的方法的信息，協(xié)議的信息，屬性的信息都存放在什么地方呢？
二、class對象
我們通過class方法或runtime方法得到一個class對象。class對象也就是類對象
Class objectClass1 = [object1 class];
Class objectClass2 = [object2 class];
Class objectClass3 = [NSObject class];
// runtime
Class objectClass4 = object_getClass(object1);
Class objectClass5 = object_getClass(object2);
NSLog(@"%p %p %p %p %p", objectClass1, objectClass2, objectClass3, objectClass4, objectClass5);
每一個類在內(nèi)存中有且只有一個class對象?？梢酝ㄟ^打印內(nèi)存地址證明
class對象在內(nèi)存中存儲的信息主要包括
- isa指針
- superclass指針
- 類的屬性信息（@property）
- 類的成員變量信息（ivar）
- 類的對象方法信息（instance method）
- 類的協(xié)議信息（protocol）
成員變量的值時存儲在實例對象中的，因為只有當我們創(chuàng)建實例對象的時候才為成員變賦值。但是成員變量叫什么名字，是什么類型，只需要有一份就可以了。所以存儲在class對象中。
類方法放在那里？
三、元類對象 meta-class
//runtime中傳入類對象此時得到的就是元類對象
Class objectMetaClass = object_getClass([NSObject class]);
// 而調(diào)用類對象的class方法時得到還是類對象，無論調(diào)用多少次都是類對象
Class cls = [[NSObject class] class];
Class objectClass3 = [NSObject class];
class_isMetaClass(objectMetaClass) // 判斷該對象是否為元類對象
NSLog(@"%p %p %p", objectMetaClass, objectClass3, cls); // 后面兩個地址相同，說明多次調(diào)用class得到的還是類對象
每個類在內(nèi)存中有且只有一個meta-class對象。
meta-class對象和class對象的內(nèi)存結(jié)構(gòu)是一樣的，但是用途不一樣，在內(nèi)存中存儲的信息主要包括
- isa指針
- superclass指針
- 類的類方法的信息（class method）
meta-class對象和class對象的內(nèi)存結(jié)構(gòu)是一樣的，所以meta-class中也有類的屬性信息，類的對象方法信息等成員變量，但是其中的值可能是空的。
四、對象的isa指針指向哪里
-
當對象調(diào)用實例方法的時候，我們上面講到，實例方法信息是存儲在class類對象中的，那么要想找到實例方法，就必須找到class類對象，那么此時isa的作用就來了。
[stu studentMethod];instance的isa指向class，當調(diào)用對象方法時，通過instance的isa找到class，最后找到對象方法的實現(xiàn)進行調(diào)用。
-
當類對象調(diào)用類方法的時候，同上，類方法是存儲在meta-class元類對象中的。那么要找到類方法，就需要找到meta-class元類對象，而class類對象的isa指針就指向元類對象
[Student studentClassMethod];class的isa指向meta-class
當調(diào)用類方法時，通過class的isa找到meta-class，最后找到類方法的實現(xiàn)進行調(diào)用
-
當對象調(diào)用其父類對象方法的時候，又是怎么找到父類對象方法的呢？，此時就需要使用到class類對象superclass指針。
[stu personMethod]; [stu init];當Student的instance對象要調(diào)用Person的對象方法時，會先通過isa找到Student的class，然后通過superclass找到Person的class，最后找到對象方法的實現(xiàn)進行調(diào)用，同樣如果Person發(fā)現(xiàn)自己沒有響應(yīng)的對象方法，又會通過Person的superclass指針找到NSObject的class對象，去尋找響應(yīng)的方法
-
當類對象調(diào)用父類的類方法時，就需要先通過isa指針找到meta-class，然后通過superclass去尋找響應(yīng)的方法
[Student personClassMethod]; [Student load];當Student的class要調(diào)用Person的類方法時，會先通過isa找到Student的meta-class，然后通過superclass找到Person的meta-class，最后找到類方法的實現(xiàn)進行調(diào)用
最后又是這張靜定的isa指向圖，經(jīng)過上面的分析我們在來看這張圖，就顯得清晰明了很多
對isa、superclass總結(jié)
- instance的isa指向class
- class的isa指向meta-class
- meta-class的isa指向基類的meta-class，基類的isa指向自己
- class的superclass指向父類的class，如果沒有父類，superclass指針為nil
- meta-class的superclass指向父類的meta-class，基類的meta-class的superclass指向基類的class
- instance調(diào)用對象方法的軌跡，isa找到class，方法不存在，就通過superclass找父類
- class調(diào)用類方法的軌跡，isa找meta-class，方法不存在，就通過superclass找父類
五、如何證明isa指針的指向真的如上面所說？
我們通過如下代碼證明：
NSObject *object = [[NSObject alloc] init];
Class objectClass = [NSObject class];
Class objectMetaClass = object_getClass([NSObject class]);
NSLog(@"%p %p %p", object, objectClass, objectMetaClass);
打斷點并通過控制臺打印相應(yīng)對象的isa指針
我們發(fā)現(xiàn)object->isa與objectClass的地址不同，這是因為從64bit開始，isa需要進行一次位運算，才能計算出真實地址。而位運算的值我們可以通過下載objc源代碼找到。
我們通過位運算進行驗證。
我們發(fā)現(xiàn)，object-isa指針地址0x001dffff96537141經(jīng)過同0x00007ffffffffff8位運算，得出objectClass的地址0x00007fff96537140
接著我們來驗證class對象的isa指針是否同樣需要位運算計算出meta-class對象的地址。
當我們以同樣的方式打印objectClass->isa指針時，發(fā)現(xiàn)無法打印
同時也發(fā)現(xiàn)左邊objectClass對象中并沒有isa指針。我們來到Class內(nèi)部看一下
typedef struct objc_class *Class;
struct objc_class {
Class _Nonnull isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !__OBJC2__
Class _Nullable super_class OBJC2_UNAVAILABLE;
const char * _Nonnull name OBJC2_UNAVAILABLE;
long version OBJC2_UNAVAILABLE;
long info OBJC2_UNAVAILABLE;
long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_ivar_list * _Nullable ivars OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_cache * _Nonnull cache OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_protocol_list * _Nullable protocols OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
/* Use `Class` instead of `struct objc_class *` */
相信了解過isa指針的同學對objc_class結(jié)構(gòu)體內(nèi)的內(nèi)容很熟悉了，今天這里不深入研究，我們只看第一個對象是一個isa指針，為了拿到isa指針的地址，我們自己創(chuàng)建一個同樣的結(jié)構(gòu)體并通過強制轉(zhuǎn)化拿到isa指針。
struct xx_cc_objc_class{
Class isa;
};
Class objectClass = [NSObject class];
struct xx_cc_objc_class *objectClass2 = (__bridge struct xx_cc_objc_class *)(objectClass);
此時我們重新驗證一下
確實，objectClass2的isa指針經(jīng)過位運算之后的地址是meta-class的地址。
本文面試題總結(jié)：
一個NSObject對象占用多少內(nèi)存？
答：一個指針變量所占用的大小（64bit占8個字節(jié)，32bit占4個字節(jié)）
對象的isa指針指向哪里？
答：instance對象的isa指針指向class對象，class對象的isa指針指向meta-class對象，meta-class對象的isa指針指向基類的meta-class對象，基類自己的isa指針也指向自己。
OC的類信息存放在哪里？
答：成員變量的具體值存放在instance對象。對象方法，協(xié)議，屬性，成員變量信息存放在class對象。類方法信息存放在meta-class對象。
