OC 底层原理（5）- 对象原理（isa 的走位分析，对象的本质）（随记）

初心
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一、isa 的走位分析

在开始下面的知识之前，先给出一个问题，我们都知道OC 里面的对象可以创建多个，那类可以创建的多个吗？

答案是类只能创建一个，接下来就在工程中验证一下

根据上图我们可以确定的是，类在内存里面只会存在一份。那接下来就分析一下类的内存结构（见下图）

由上图可以看到，类的第一个内存地址竟然也是LGPerson，难道又绕回去了？当然不是，我们可以称类的第一个内存所指向的为元类。

现在就出现了3个名词：对象，类，元类。

对象：根据类实例化出来的。

类：内存里只有一份，系统创建的。

元类：系统编译过程中发现有这么一个类，系统也同时创建的，也就是编译阶段产生的。

isa 的走向：

对象isa -> 类isa -> 元类isa -> ？根元类

问题：元类指向的又是什么呢？

有上图所示，元类的isa指向的是根元类。

并且还知道了 NSObject 是根元类，根元类指向的还是根元类。看下图，isa的流程图（来自官网）

细节说明：

1）supperclass 来自继承关系；

2）上图还有标识 Root class -> Root class -> nil（Root class 不存在时），这时通常就会报错；

3）NSObject 父类是 nil ；

4）根元类的父类是 NSObject。

接下看另一验证

通过 object_getClass 获取的类也可以看到，根元类和根根元类地址是一样样的。

二、对象的本质

从这开始就开始分析对象的本质，要从哪下手呢，我们可以从编译的C++文件中分析，通过 clang -rewrite-objc [文件名].m -o [文件名].cpp 这条指令可以将.m 文件生成 .cpp 文件，一起来实践一下 首先准备一下要生成的文件main.m,贴出代码

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface LGPerson : NSObject

@end

@implementation LGPerson

@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        
        
    }
    return 0;
}

然后开始将 main.m 编译一份 main.cpp

编译过程请参考链接：www.jianshu.com/p/7ef9d6605…

生成之后就开始打开分析C++ 源码
一打开源码拉到最后一看，额，好像有点多，但是没关系，总能看到一些熟悉的身影 LGPerson ,那我们就从这里开始入手

还找到与.m 文件中相似的方法，全局搜索 NSObject_IMPL ，找到了它的结构体源码

struct NSObject_IMPL {
	Class isa;
};

根据上面的截图和NSObject_IMPL的结构体内容，也说明了，对象默认就是有个isa属性。由此可知，对象在底层编译时会得到结构体并且还支持一些的继承关系，比如父类的属性也会被继承过来，那但是如果是我们添加的一些属性呢？ 接下就添加一个类型NSString ，名为 name 的属性，再 clang 一次,然后再打开cpp文件

再次来到 LGPerson_IMPL 时，可以看到上面的相比，此时这里就多了一个名为 _name 的成员变量（注意：如果添加的属性直接为成员变量，那编译为C++文件时看到的也是成员变量，但是是没有Set 与 Get 方法的），再往下看

static NSString * _I_LGPerson_name(LGPerson * self, SEL _cmd) {
    return (*(NSString **)((char *)self + OBJC_IVAR_$_LGPerson$_name));
}

static void _I_LGPerson_setName_(LGPerson * self, SEL _cmd, NSString *name) {
    (*(NSString **)((char *)self + OBJC_IVAR_$_LGPerson$_name)) = name;
}

上面两个方法便是LGPerson属性的 Get 方法函数实现和LGPerson属性的 Set 方法函数实现。注意一个小细节，在传递的参数里面，会增加两个默认的参数，LGPerson * self 和 SEL _cmd ----->这就是为什么能直接拿到 self 与打印 cmd 的原因。

除了属性列表当然还有方法列表，再找找方法列表相关信息(如下图)

static struct /*_method_list_t*/ {
	unsigned int entsize;  // sizeof(struct _objc_method)
	unsigned int method_count;
	struct _objc_method method_list[2];
} _OBJC_$_INSTANCE_METHODS_LGPerson __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = {
	sizeof(_objc_method),
	2,
	{{(struct objc_selector *)"name", "@16@0:8", (void *)_I_LGPerson_name},
	{(struct objc_selector *)"setName:", "v24@0:8@16", (void *)_I_LGPerson_setName_}}
};

其中有个编译生成的 set 与 get 方法

set 与 get 到时可以分辨出，那然后就分析一下方法名后面的那一串字符串(称之为方法签名)，为了将sel关联到imp，也就是让 (struct objc_selector *)"name" 与 (void *)_I_LGPerson_name 关联起来，其中函数名都是函数指针。然后在具体分析一下字符串中的字符所代表的含义

"@16@0:8"：

@ ：返回值类型

16：总共的长度

@ （第二个）：参数一类型 --- id 0-7

:：参数二类型 ---- sel 8-15

"v24@0:8@16"：

v: 返回值 void

24 ：总的长度

@（第一个）：参数一类型 --- id 0-7

:：参数二类型 ---- sel 8-15

@（第三个）：参数三类型 --- id 16-23

以上符号代表的类型都怎么知道的呢，通过 @encode(),验证一下

就跟上面提到的一模一样吧，那 @encode 又是怎么知道的呢，查一下帮组文件：Shift + command + 0（零）

点击箭头所指，就可以找到了，也可以直接通过链接直接看到：developer.apple.com/library/arc…

拓展1：将每种数据类型所占空间表也贴出来

拓展2：在将 .m 文件用 clang 语句的过程中的可能会遇到的状况与解决办法 1）正常情况下 ：clang -rewrite-objc [文件名].m -o [文件名].cpp

2）另一种方式：

xcrun -sdk iphonesimulator clang -rewrite-objc main.m -o main4.cpp （iphonesimulator使用模拟器库资源）

xcrun -sdk iphones clang -rewrite-objc main.m -o main4.cpp （iphones使用真机库资源）

3）遇到UIKit系统及其他动态库引用问题时：clang -x objective-c -rewrite-objc -isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneSimulator.platform/Developer/SDKs/iPhoneSimulator.sdk ViewController.m -o ViewController.cpp

其中(iPhoneSimulator.platform为模拟器资源，iphones为真机资源)

  1. 如遇下图错误
    解决方案：新建一个终端，输入xcode-select --install 弹出一个框，然后点击”安装“。安装完成后，重新输入clang -rewrite-objc xxx.m即可

拓展3 ： 类和元类是在什么创建的呢？--->编译期

验证：先编译一下项目此时还并未跑起来，然后将要验证的 Target 拖到 MachOView

从上图看到在 class list 里面我们看到了项目里的两个类，所以说在类和元类在编译期创建的。

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