OC 对象的分类

Objective-C中的对象，简称OC对象，主要可以分为3种

• instance对象（实例对象）
• class对象（类对象）
• meta-class对象（元类对象）

instance

instance对象就是通过类alloc出来的对象，每次调用alloc都会产生新的instance对象

NSObject *obj1 = [[NSObject alloc] init];
NSObject *obj2 = [[NSObject alloc] init];

NSLog(@"%p", obj1);
NSLog(@"%p", obj2);

打印结果会输出

0x1004992a0
0x1004974f0

由此可以看出，obj1和obj2是两个不同的对象，分别占据着两块不同的内存。

而instance对象在内存中存储的信息包括

• isa指针
• 成员变量的值_age = 5，这个5就是存在于实例对象中的

Class 对象

查看以下代码中的内存地址

NSObject *object1 = [[NSObject alloc] init];
NSObject *object2 = [[NSObject alloc] init];

Class objectClass1 = [object1 class];
Class objectClass2 = [object2 class];
Class objectClass3 = [NSObject class];
Class objectClass4 = object_getClass(object1);
Class objectClass5 = object_getClass(object2);

在控制台调试打印地址

(lldb) p/x (long)objectClass1
(long) $2 = 0x00007fff8a20f140
(lldb) p/x (long)objectClass2
(long) $3 = 0x00007fff8a20f140
(lldb) p/x (long)objectClass3
(long) $4 = 0x00007fff8a20f140
(lldb) p/x (long)objectClass4
(long) $5 = 0x00007fff8a20f140
(lldb) p/x (long)objectClass5
(long) $6 = 0x00007fff8a20f140

经过调试可以发现5个Class类指向同一个地址值0x00007fff8a20f140，它和instance对象的区别是instance对象是alloc分配的内存空间，每个实例对象都占用不同的空间，但是Class一个类只占用一份内存空间。

• objectClass1~objectClass5都是NSObject的Class对象（类对象）
• 它们是同一个对象，每个类在内存中只有一个Class对象
• Class对象在内存中存储的信息主要包括
  • isa指针
  • superclass指针
  • 类的属性信息(@property)
  • 类的对象方法信息(instance method)
  • 类的协议信息(protocol)
  • 类的成员变量信息(ivar)

meta-class

class和meta-class内存地址值比较

Class objectClass = [NSObject class];
Class objectMetaClass = object_getClass([NSObject class]);

NSLog(@"%p", objectClass);
NSLog(@"%p", objectMetaClass);

0x7fff8a20f140
0x7fff8a20f0f0

对比发现，Class和meta-class的内存地址不一样。我们可以进行如下总结 :

• objectMetaClass是NSObject的meta-class对象（元类对象）
• 每个类在内存中有且只有一个meta-class对象
• meta-class对象和class对象的内存结构是一样的，但是用途不一样，在内存总存储的主要信息包括
  • isa指针
  • superclass指针
  • 类的类方法信息(class method)

注意

获取元类的内存地址只能通过object_getClass([NSObject class])进行获取，通过[[NSObject class] class]这种获取方法是错误的。

Class objectClass = [NSObject class];
Class objectWrongMetaClass = [[NSObject class] class];
Class objectMetaClass = object_getClass([NSObject class]);

NSLog(@"%p", objectClass);        
NSLog(@"%p", objectWrongMetaClass);
NSLog(@"%p", objectMetaClass);

0x7fff8a20f140
0x7fff8a20f140
0x7fff8a20f0f0

OC 的类信息存放在哪里？

• 成员变量具体的值，放在instance(实例对象)里。
• 属性信息、对象方法信息、协议信息、成员变量信息，放在Class(类对象)里。
• 类方法信息，放在meta-class(元类对象)里。

对象的 isa 指针指向哪里？

根据上面可知，对象方法存储在class的内存里，类方法存在于meta-class内存里。问题来了，假如现在有一个Person类的实例化对象p1，如果想用p1调用Person类的对象方法personMethod该如何调用呢？毕竟，p1是存储在实例化对象instance内存中的，而personMethod方法是存储于Person类的内存中的。

实际上instance实例的对象的isa指针指向class，找到class类以后，再在class类中找存储于其中的对象方法方法进行调用。

调用类方法的过程也是如此，class类通过其内部的isa指针找到meta-class类中存储的类方法，然后再进行调用。

至此，就可以回答上面的问题了。

• instance对象的isa指向class。
  • 当调用对象方法时，通过instance的isa找到class，再找到对象方法进行调用。
• class对象的isa指向meta-class。
  • 当调用类方法时，通过class的isa找到meta-class，最后找到类方法的实现进行调用。
• meta-class对象的isa指向基类的meta-class对象。

class 对象的 superclass 指针

有如下两个类，继承关系如下 :

Student->Person->NSobject

@interface Person : NSObject

- (void)personMethod;
+ (void)personClassMethod;

@end

@implementation Person

- (void)personMethod {};
+ (void)personClassMethod {};

@end

@interface Student : Person

- (void)studentMethod;
+ (void)studentClassMethod;

@end

@implementation Student

- (void)studentMethod {};
+ (void)studentClassMethod {};

@end

创建一个实例student

Student *student = [[Student alloc] init];

调用[student studentMethod]方法的过程

- (void)studentMethod;方法存在于Student的class内部。

• 通过student(实例对象)的isa指针找到Student的class。
• 在Student的class内部找到- (void)studentMethod;方法并调用。

调用[student personMethod]方法的过程

- (void)personMethod;方法存在于Person的class内部。

• 通过student(实例对象)的isa指针找到Student的class。
• 在Student的class内部找是否存在- (void)personMethod;方法。
• 不存在，则通过Student的class内的superclass找到Person的class。
• 在Person的class内找是否存在- (void)personMethod;方法。
• 存在->调用方法。

调用[student init]方法的过程

- (void)init;方法存在于NSObject的class内部。

• 通过student(实例对象)的isa指针找到Student的class。
• 在Student的class内部找是否存在- (void)init;方法。
• 不存在，则通过Student的class内的superclass指针找到Person的class。
• 在Person的class内找是否存在- (void)init;方法。
• 不存在，则通过Person的class内的superclass指针找到NSObject的meta-class。
• 在NSObject的class内找是否存在- (void)init;方法;
• 存在->调用方法。

meta-class 对象的 superclass 指针

有如下两个类，继承关系如下 :

Student->Person->NSobject

@interface Person : NSObject

- (void)personMethod;
+ (void)personClassMethod;

@end

@implementation Person

- (void)personMethod {};
+ (void)personClassMethod {};

@end

@interface Student : Person

- (void)studentMethod;
+ (void)studentClassMethod;

@end

@implementation Student

- (void)studentMethod {};
+ (void)studentClassMethod {};

@end

调用[Student studentClassMethod];方法的过程

+ (void)studentClassMethod;方法存储在Student的meta-class内。

• 通过Student类对象的isa找到Student的meta-class。
• 在Student的meta-class内找类方法+ (void)studentClassMethod;并调用。

调用[Student personClassMethod];方法的过程

+ (void)personClassMethod;方法存储在Person的meta-class内

• 通过Student类对象的isa找到Student的meta-class。
• Student的meta-class中不存在+ (void)personClassMethod;方法。
• 通过Student的meta-class内的superclass找到Person的meta-class。
• 在Person的meta-class方法内找是否存在+ (void)personClassMethod;方法。
• 找到方法->调用。

调用[Student load];方法的过程

+ (void)load;是NSObject的类方法。

• 通过Student类对象的isa找到Student的meta-class。
• Student的meta-class中不存在+ (void)load;方法。
• 通过Student的meta-class内的superclass找到Person的meta-class。
• 在Person的meta-class方法内找是否存在+ (void)load;方法。
• Person的meta-class内不存在+ (void)load;方法。
• 通过Person的meta-class内的superclass找到NSObject的meta-class。
• 在NSObject的meta-class内找是否存在+ (void)load;方法。
• 找到方法->调用。

isa、superclass 总结

下面是一张广为流传关于isa、superclass的经典图。

isa

• instance的isa指向class
• class的isa指向meta-class
• meta-class的isa指向基类的meta-class

superclass

• class的superclass指向父类的class
  • 如果没有父类，superclass指针为nil
• meta-class的superclass指向父类的meta-class
• 基类的meta-class的superclass指向基类的class

instance 调用对象方法的轨迹

isa找到class，方法不存在，就通过superclass找父类。

class 调用类方法的轨迹

isa找meta-class方法不存在，就通过superclass找父类。