Runtime之对象、类(类对象)、元类

在C++/Java/C#/OC等众多面向对象语言，它们都有着面相对象一些共有的特性，但是也都有各自的一些区别。今天我们就从运行时底层来剖析一下OC的特性。

1. 先说说OC中的类

Person *person = [Person new];Dog *dog = [Dog new];Class class1 = [person class];Class class2 = [dog class];NSLog(@"%@ %@",class1,class2); //Person Dog

我们知道对象是由类实例化而来的。比如有一个Person类，我们就可以通过这个Person类实例化一个person对象,当我们用person这个对象调用class，会返回Class类型的对象。由此可见，当我们通过对象调用class方法的时候，就会返回该对象所属的类。比如person对象属于Person类，dog对象属于Dog类，所以 [person class] 打印的是Person类 ，[dog class] 打印的是Dog。

我们知道在OC中所有的类都是继承自NSObject的，那么这个Class为何物那？

打开Runtime底层源码，我们发现Class其实是一个结构体指针

/// An opaque type that represents an Objective-C class.typedef struct objc_class *Class;struct objc_class : objc_object {     Class superclass; // 父类    const char *name; // 类名    uint32_t version; // 类的版本信息，默认为0，可以通过runtime函数class_setVersion或者class_getVersion进行修改、读取    uint32_t info;    uint32_t instance_size;// 该类的实例变量大小（包括从父类继承下来的实例变量）    struct old_ivar_list *ivars; // 该类的成员变量地址列表    struct old_method_list **methodLists; // 方法地址列表    Cache cache;    struct old_protocol_list *protocols;    // CLS_EXT only    const uint8_t *ivar_layout;    struct old_class_ext *ext;   }

在objc_class 这个结构体中，又包含了指向其父类的结构体指针superclass、 该类名，该类下的成员变量列表、方法列表，协议列表等信息。既然知道在运行时底层类 （Class）是这样表示了，那么对象实例在底层是怎么表示的那？？

/// Represents an instance of a class.struct objc_object {    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;};

/// A pointer to an instance of a class.typedef struct objc_object *id;

id 是指向一个 objc_object 结构体的指针,也就是常说的万能指针。

由此可见，在底层每一个类的 “对象实例”其实也是一个结构体。这个结构体里只有一个成员变量（isa），这个isa是一个结构体指针，指向该对象实例所属的类(Class)。所以通过该指针，对象就可以访问它所属的类以及相应的父类。

struct objc_class : objc_object {     Class superclass;...｝

可以看出objc_class继承自objc_object，所以objc_class也有一个isa指针。

可见OC中万物皆对象，Class本身其实也是对象，有的资料中将其称为类对象，

类对象的也有对应的类，我们叫它 元类(Meta Class)，而objc_class中的isa指针指向的就是它的元类(Meta Class)

为了更好的理解对象，类对象、元类的关系，可以参考下面这幅图：

注： 实线尖头代表即成关系，虚线肩头代表isa指针的指向

Instance 表示对象实例、class代表类(或称：类对象)、meta 代表元类

1. 每一个instance(对象实例)都有一个isa指针，指向其对应的Class(类或者类对象)

2. 每一个Class(类或者类对象)都有一isa指针指向其对应的元类(Meta Class)

3. Meta Class本身也是一个Class，它跟其他Class一样也有自己的 isa 和 super_class 指针，每一个Meta Class的isa指针都指向最上层的元类(Meta Class)，最上层的Meta Class的isa指针指向自己。

4. 那这个最上层的Meta Class是哪里来的那，它的super_class又是谁那？？

最上层的Meta Class 它的父类就是最上层的Root Class，就是上面实线尖头所指向的。在OC中这个最上层的Root Class其实就是NSObject Class本身。

5. 最上层的Root Class的super class指向 nil

最后，我们都知道在OC中方法分为 类方法和对象方法(也叫实例方法)，那么试想一下这些方法保存在什么地方那？对象方法是保存是对象实例中吗？ 类方法是保存在类中吗？

这种想法显然不可取，因为我们每创建一个对象实例，它们都是一样的，假如每一个对象实例都保存一次方法，显然是很浪费资源的；于是就让对象方法保存在其对应的Class(类或者类对象）中，让类方法保存在其对应的元类(Meta Class)中。

据上面的描述，简单的说：

• 当调用一个对象的对象方法时，就会在对象对应的Class的“方法列表”里查找
• 当我们发送一个消息给一个类时，这条消息会在类的Meta Class的方法列表里查找

参考资料：http://blog.csdn.net/hmxhh/article/details/41281681

https://www.ianisme.com/ios/2019.html