http://blog.ibireme.com/2013/11/25/objc-object/

Objective-C的runtime是開源的，源碼可以在蘋果官網下載到：objc4。

在objc4-532.2以后，蘋果把NSObject的實現也挪進來了。想要了解NSObject底層實現終于不用去摳GNUstep了～

好了，下面正文：

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1.id和Class的定義

runtime里面，聲明了id和Class的類型，簡化一下如下：

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struct objc_class { ????struct objc_class *isa; }; struct objc_object { ????struct objc_class *isa; }; typedef struct objc_class *Class; //類??(class object) typedef struct objc_object *id;?? //對象 (instance of class)

在objc中，id代表了一個對象。根據上面的聲明，凡是首地址是*isa的struct指針，都可以被認為是objc中的對象。運行時可以通過isa指針，查找到該對象是屬于什么類(Class)。

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2.運行時的實現方式

根據上面的說法，類對象(Class)同樣也算是對象，那它的isa又是指向了什么呢？為了了解這些東西是怎么回事，這里寫一個簡單的類NyanCat，并且用C重寫一遍，看看編譯器在底層到底是如何實現的。

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@interface NyanCat : NSObject { ????int age; ????NSString *name; } - (void)nyan; + (void)nyan; @end @implementation NyanCat - (void)nyan1 { ????printf("instance nyan~"); } + (void)nyan2 { ????printf("class nyan~"); } @end

上面是一個簡單的類，有兩個instance variable，有一個類方法、一個實例方法。

1	clang -rewrite-objc NyanCat.m

在終端執行上面這一條語句，讓clang將該類重寫為cpp代碼，我們就能查看到大概底層的實現機制了(實際編譯的文件和這個會有些出入，不同目標架構和不同版本clang也會有不同..權且當參考了)。

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rewrite后的代碼基本是純C的，稍微整理一下，可以提取出下面這些信息：

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//Class的實際結構 struct _class_t { struct _class_t *isa;????????//isa指針 struct _class_t *superclass; //父類 void *cache; void *vtable; struct _class_ro_t *ro;???? //Class包含的信息 }; //Class包含的信息 struct _class_ro_t { unsigned int flags; unsigned int instanceStart; unsigned int instanceSize; unsigned int reserved; const unsigned char *ivarLayout; const char *name;???????????????????????????????? //類名 const struct _method_list_t *baseMethods;???????? //方法列表 const struct _objc_protocol_list *baseProtocols;??//協議列表 const struct _ivar_list_t *ivars;???????????????? //ivar列表 const unsigned char *weakIvarLayout; const struct _prop_list_t *properties;????????????//屬性列表 }; //NyanCat(meta-class) struct _class_t OBJC_METACLASS_$_NyanCat??= { .isa????????= &OBJC_METACLASS_$_NSObject, .superclass = &OBJC_METACLASS_$_NSObject, .cache??????= (void *)&_objc_empty_cache, .vtable???? = (void *)&_objc_empty_vtable, .ro???????? = &_OBJC_METACLASS_RO_$_NyanCat, //包含了類方法等 }; //NyanCat(Class) struct _class_t OBJC_CLASS_$_NyanCat = { .isa????????= &OBJC_METACLASS_$_NyanCat,?? //此處isa指向meta-class .superclass = &OBJC_CLASS_$_NSObject, .superclass = (void *)&_objc_empty_cache, .vtable???? = (void *)&_objc_empty_vtable, .ro???????? = &_OBJC_CLASS_RO_$_NyanCat,?? //包含了實例方法 ivar信息等 }; typedef struct objc_object NyanCat;?? //定義NyanCat類型 //更詳細的不貼代碼了..

所有NyanCat的實例的isa都指向了NyanCat(Class)。

NyanCat(Class)是一個全局變量，其中記錄了類名、成員變量信息、property信息、protocol信息和實例方法列表等。

NyanCat(Class)的isa指向了全局變量NyanCat(meta-class)，meta-class里只記錄了類名、類方法列表等。

畫出圖來就是這樣：

舉例來說一下：

1 2	NyanCat *cat = [[NyanCat alloc] init]; [cat nyan1];

向cat (instance) 發送消息nyan1時，運行時會通過isa指針查找到NyanCat(Class)，這里保存著本類中定義的實例方法的指針。

1	[NyanCat nyan2];

向NyanCat(Class)發送消息nyan2時，運行時會通過isa查找到NyanCat(meta-class)，這里保存著本類中定義的類方法的指針。

運行時如何利用Chass和meta-class來實現動態消息的，以后在記吧～

3.類的繼承

在_class_t里面，第二個成員是superclass，很明顯這個指針指向了它的父類。運行時可以通過isa和superclass獲取一個類在繼承樹上的完整信息。

為了說明方便，這里把上面的例子稍微改一下：NyanCat : Cat : NSObject 這樣一個繼承樹，畫出圖來就是這樣子的：

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如上面圖中，跟隨黑線，可以看到isa的指向。運行時，每個對象的isa都不為空，這樣只要是一個id類型的對象，runtime都可以通過訪問首地址偏移(isa)來獲取該對象的信息了。

上圖中跟隨綠線，可以看到superclass的指向。當運行時在搜尋方法、ivar信息時，如果沒有找到信息，則會沿superclass的線查找上去，最終NSObject(根類)的superclass是nil。

如果自己定義了一個根類(比如NSProxy)，則這個根類會替換圖中NSObject的位置。

為了驗證上面的說法，可以敲一下代碼看看：

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#import "NyanCat.h" #import <objc/runtime.h> #import <objc/objc.h> void test() { ????NyanCat *cat = [[NyanCat alloc] init]; ????Class cls = object_getClass(cat); //NyanCat(Class) ????class_getName(cls);?????????????? //"NyanCat" ????class_isMetaClass(cls);?????????? //NO ????Class meta = object_getClass(cls); //NyanCat(meta-class) ????class_getName(meta);?????????????? //"NyanCat" ????class_isMetaClass(cls);????????????//YES ????Class meta_meta = object_getClass(meta); //NSObject(meta-class) ????class_getName(meta_meta);????????????????//"NSObject" ????class_isMetaClass(meta_meta);????????????//YES }

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最后吐嘈一下：平時開發時，meta-class基本是用不著接觸的，superclass指針無法訪問，isa指針可能稍后也會隱藏起來(蘋果的動作真多)。。所以上面說得這些，了解一下就好～～

轉載于:https://www.cnblogs.com/feng9exe/p/6041111.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Objective-C 中的类和对象的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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