一個objc對象如何進行內(nèi)存布局？

所有父類的成員變量和自己的成員變量都會存放在該對象所對應(yīng)的存儲空間中.

• 根對象就是NSObject，它的superclass指針指向nil

• 類對象既然稱為對象，那它也是一個實例。類對象中也有一個isa指針指向它的元類(meta class)，即類對象是元類的實例。元類內(nèi)部存放的是類方法列表，根元類的isa指針指向自己，superclass指針指向NSObject類。

什么是Class？

每一個對象內(nèi)部都有一個isa指針,指向他的類對象,類對象中存放著本對象的

1. 對象方法列表（對象能夠接收的消息列表，保存在它所對應(yīng)的類對象中）
2. 成員變量的列表,
3. 屬性列表,

Class類的源碼:

struct objc_object {
    Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;//isa指針指向Meta Class，因為Objc的類的本身也是一個Object，為了處理這個關(guān)系，runtime就創(chuàng)造了Meta Class，當給類發(fā)送[NSObject alloc]這樣消息時，實際上是把這個消息發(fā)給了Class Object
};

struct objc_class : objc_object {
    // Class ISA;
    Class superclass;// 父類
    cache_t cache;  // formerly cache pointer and vtable
    //方法緩存，對象接到一個消息會根據(jù)isa指針查找消息對象，這時會在method Lists中遍歷，如果cache了，常用的方法調(diào)用時就能夠提高調(diào)用的效率。
    
    // bits & FAST_DATA_MASK = class_rw_t 獲取具體類信息
    class_data_bits_t bits; // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags
    
    class_rw_t *data() { 
        return bits.data();
    }
    
    .
    .
    .

}

struct class_rw_t {
    // Be warned that Symbolication knows the layout of this structure.
    uint32_t flags;
    uint32_t version;// 類的版本信息

    const class_ro_t *ro;//class只讀列表

    method_array_t methods;//方法列表
    property_array_t properties;//屬性列表
    protocol_array_t protocols;//協(xié)議列表
    .
    .
    .
}

struct class_ro_t {
    uint32_t flags;
    uint32_t instanceStart;
    uint32_t instanceSize;//instance對象暫用的內(nèi)存大小
#ifdef __LP64__
    uint32_t reserved;
#endif

    const uint8_t * ivarLayout;
    
    const char * name;//類名
    method_list_t * baseMethodList;
    protocol_list_t * baseProtocols;
    const ivar_list_t * ivars;//成員變量列表

    const uint8_t * weakIvarLayout;
    property_list_t *baseProperties;

    method_list_t *baseMethods() const {
        return baseMethodList;
    }
};

• class_ro_t結(jié)構(gòu)體一般保存的是原本類編譯完存在的最原始的類信息，所以為只讀的。

• class_rw_t結(jié)構(gòu)體也是保存的類信息，但如果在程序運行過程中對類的methods（方法列表）、properties（屬性列表）、protocols（協(xié)議列表）等進行更改時，則是在class_rw_t結(jié)構(gòu)體上進行的。如給類添加分類

獲取類對象和元類的方法：

1. Class objc_getClass(const char *aClassName)

傳入字符串類名,返回對應(yīng)的類對象

#import <objc/runtime.h>
const char * name = "Student";
Class c = objc_getClass(name);

2.Class object_getClass(id obj)

傳入的obj可能是instance對象、class對象、meta-class對象

返回值 :

• 如果是instance對象，返回class對象

• 如果是class對象，返回meta-class對象

• 如果是meta-class對象，返回NSObject（基類）的meta-class對象

#import <objc/runtime.h>
Class objectClass = [NSObject class];
// 將類對象當做參數(shù)傳入，獲得元類對象
Class objectMetaClass = object_getClass(objectClass);

3. - (Class)class、+ (Class)class

返回的是類對象

 - (Class) {
     return self->isa;
 }
 + (Class) {
     return self;
 }

Meta Class本身也是一個Class，它跟其他Class一樣也有自己的 isa 和 super_class 指針?？聪聢D：

image

• 每個Class都有一個isa指針指向一個唯一的Meta Class

Class（struct objc_class）的isa指針向的地址值與 ISA_MASK 進行或運算后才為實際元類的地址值

# if __arm64__
#   define ISA_MASK        0x0000000ffffffff8ULL

# elif __x86_64__
#   define ISA_MASK        0x00007ffffffffff8ULL

• 每一個Meta Class的isa指針都指向最上層的Meta Class（圖中的NSObject的Meta Class）

• 最上層的Meta Class的isa指針指向自己，形成一個回路

• 每一個Meta Class的super class指針指向它原本Class的 Super Class的Meta Class。但是最上層的Meta Class的 Super Class指向NSObject Class本身

• 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

參考：

1. 刨根問底Objective－C Runtime