iOS中isa指针讲解

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先上一张图:

实例对象-类对象-元类.png
相信大部分iOS开发同学都看过这张经典的图像,它很好地指出了isa和superclass在OC对象之间所担任的联系。接下来我就会围绕着这张图来讲解清楚isa指针的知识点以及相关的知识。

在Objective-C中,对象是广义的概念,类也是对象,所以严谨的说法应该是类对象和实例对象。既然实例对象所属的类称为类对象,那类对象有所属的类吗?有,称之为元类(Metaclass)

类对象(Class)

类对象是由程序员定义并在运行时由编译器创建的,它没有自己的实例变量,这里需要注意的是类的成员变量和实例方法列表是属于实例对象的,但其存储于类对象当中的

Class的定义:

  /// An opaque type that represents an Objective-C class.
  typedef struct objc_class *Class;

可以看到类是由Class类型来表示的,它是一个objc_class结构类型的指针。我们接着来看objc_class结构体的定义:

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 *` */
  • isa指针是和Class同类型的objc_class结构指针,类对象的指针指向其所属的类,即元类。元类中存储着类对象的类方法,当访问某个类的类方法时会通过该isa指针从元类中寻找方法对应的函数指针
  • super_class为该类所继承的父类对象,如果该类已经是最顶层的根类(如NSObject或NSProxy), 则 super_class为NULL
  • ivars是一个指向objc_ivar_list类型的指针,用来存储每一个实例变量的地址
  • info为运行期使用的一些位标识,比如:
  • CLS_CLASS (0x1L)表示该类为普通类, CLS_META (0x2L)则表示该类为元类
  • methodLists用来存放方法列表,根据info中的标识信息,当该类为普通类时,存储的方法为实例方法;如果是元类则存储的类方法
  • cache用于缓存最近使用的方法。系统在调用方法时会先去cache中查找,在没有查找到时才会去methodLists中遍历获取需要的方法

实例对象

实例对象是我们对类对象alloc或者new操作时所创建的,在这个过程中会拷贝实例所属的类的成员变量,但并不拷贝类定义的方法。调用实例方法时,系统会根据实例的isa指针去类的方法列表及父类的方法列表中寻找与消息对应的selector指向的方法。同样的,我们也来看下其定义: