类的分析
对象的isa指向的是类，万物皆对象，类也是个对象，类里面也有isa，那么类isa是指向哪个类呢？这个类就是苹果定义的元类
元类（metaClass）
存在即合理，元类存在的意义在哪里？
int main(int argc, char * argv[]) {
@autoreleasepool {
Class class1 = [SWPerson class];
Class class2 = [SWPerson alloc].class;
Class class3 = object_getClass([SWPerson alloc]);
Class class4 = [SWPerson alloc].class;
NSLog(@"\n-%p-\n-%p-\n-%p-\n-%p-",class1,class2,class3,class4);
}
return
}
结果：
-0x100009510-
-0x100009510-
-0x100009510-
-0x100009510-
- 类对象的地址都是一样的，内存中每一个类只有一块内存，和普通的对象有明显的区别
用来获取类信息的掩码，将isa的地址&、ISA_MASK，可以解析得到类的信息，ISA_MASK是系统定义的，不同架构不同，我在objc4源码内拿到的 x86_64：define ISA_MASK 0x00007ffffffffff8ULL arm64：define ISA_MASK 0x0000000ffffffff8ULL arm64（simulators）：define ISA_MASK 0x007ffffffffffff8ULL
- p/x SWPerson.class 得到类对象内存地址0x00000001000080e8，x/4gx格式化输出类对象的内存地址
- p/x 0x00000001000080c0 & 0x00007ffffffffff8将类对象的首地址(isa指针地址)0x00000001000080c0和ISA_MASK做与操作，得到了一个新的内存地址0x00000001000080c0
- po 0x00000001000080c0 打印这个地址数据，得到了SWPerson 0x00000001000080e8 和 0x00000001000080c0 是两个不同的地址，0x00000001000080e8 是类地址，而 0x00000001000080c0 地址对应的类就叫元类
小结
- 元类是系统编译器自动创建的，和用户没关系
- 实例对象的isa指向类，类对象的isa指向元类
- 类名和它关联类即元类名是一样的（只有关联元类才有类名）
isa走位图分析
Apple 官方 isa走位和继承图
- 实例对象的isa --> 类对象
- 类对象的isa--> 元类
- 元类isa--> 根元类
- 根元类的isa--> 根元类（指向自己）
类 元类 根元类继承图
int main(int argc, char * argv[]) {
@autoreleasepool {
Class tMetaClass = object_getClass(SWTeacher.class); //SWTeacher 的元类
Class tMetaSuperClass = class_getSuperclass(tMetaClass);//SWTeacher 的元类的父类
Class pMetaClass = object_getClass(SWPerson.class); //SWPerson 的元类
Class pMeatSuperClass = class_getSuperclass(pMetaClass);//SWPerson 的元类的父类
Class nMetaClass = object_getClass(NSObject.class); //NSObject的元类
Class nSuperClass = class_getSuperclass(NSObject.class);//NSObject的父类
Class nMetaSuperClass = class_getSuperclass(nMetaClass);//NSObject的元类的父类
NSLog(@"SWTeacher-%p",SWTeacher.class);
NSLog(@"SWPerson-%p",SWPerson.class);
NSLog(@"NSObject-%p",NSObject.class);
NSLog(@"%@ - %p - %@ - %p",tMetaClass,tMetaClass,tMetaSuperClass,tMetaSuperClass);
NSLog(@"%@ - %p - %@ - %p",pMetaClass,pMetaClass,pMeatSuperClass,pMeatSuperClass);
NSLog(@"%@ - %p - %@ - %p",nMetaClass,nMetaClass,nMetaSuperClass,nMetaSuperClass);
}
return
}
SWTeacher-0x100009618
SWPerson-0x100009528
NSObject-0x7fff8deb3118
SWTeacher - 0x1000095f0 - SWPerson - 0x100009500
SWPerson - 0x100009500 - NSObject - 0x7fff8deb30f0
NSObject - 0x7fff8deb30f0 - NSObject - 0x7fff8deb3118
- - (null)
NSObject的父类打印的结果是nil。SWTeacher 的元类的父类是 SWPerson 的元类（SWPerson 的元类的地址和SWPerson 类的地址不一样）。SWPerson 的元类的父类是 NSObject 的元类，NSObject 的元类的父类是NSObject（和NSObject类的地址一样）
SWTeacher继承SWPerson，SWPerson继承NSObject，NSObject的父类是nilSWTeacher元类继承SWPerson元类，SWPerson继承根元类，根元类继承NSObject
类结构分析
在 oc 对象的本质与isa 中发现isa是Class类型的，Class 是objc_class*，objc_class是一个结构体，所有的Class底层实现都是objc_class
struct objc_class : objc_object {
...
// Class ISA;
Class superclass;
cache_t cache; // formerly cache pointer and vtable
class_data_bits_t bits; // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags
//下面是一些方法省略
}；
objc_class继承objc_object，objc_object里面只有一个成员变量isa，isa具体是作用已经探究过。下面的三个成员变量具体的作用还未知，怎么去探究它呢？类的地址是知道的，那么就根据上面探究过的首地址+偏移值来获取里面的成员变量的地址，然后获取值。但是偏移值需要知道当前变量之前的所有成员变量的大小
isa结构体指针占8字节Class superclass也是结构体指针占8字节cache_t cache是结构体类型的大小，由结构体内成员变量决定， 16字节class_data_bits_t bits知道前面三个成员变量大小，就可以得到bits的地址
cache_t内存大小
typedef unsigned long uintptr_t;
#if __LP64__
typedef uint32_t mask_t; // x86_64 & arm64 asm are less efficient with 16-bits
#else
typedef uint16_t mask_t;
#endif
struct cache_t {
private:
explicit_atomic<uintptr_t> _bucketsAndMaybeMask; // 8
union {
struct {
explicit_atomic<mask_t> _maybeMask; // 4
#if __LP64__
uint16_t _flags; // 2
#endif
uint16_t _occupied; // 2
};
explicit_atomic<preopt_cache_t *> _originalPreoptCache; //8
};
//下面是一些方法省略
};
cache_t 是结构体类型，有两个成员变量_bucketsAndMaybeMask和一个联合体
_bucketsAndMaybeMask是 uintptr_t无符长整型占8字节- 联合体里面有两个成员变量结构体和
_originalPreoptCache，联合体的内存大小由成员变量中的最大变量类型决定 _originalPreoptCache是结构体指针占8字节- 结构体中有
_maybeMask，_flags，_occupied。_maybeMask是uint32_t占 4字节，_flags和_occupied是uint16_t 各占2字节，结构体大小是8字节 cache_t的内存大小是 8+8 或者是8+4+2+2都是16字节
小结：通过获取class_rw_t* 类型的data()，将会拿到这个类的methods、properties、protocols、deepCopy、ro等等信息
class_rw_t
struct class_rw_t {
// Be warned that Symbolication knows the layout of this structure.
uint32_t flags;
uint16_t witness;
#if SUPPORT_INDEXED_ISA
uint16_t index;
#endif
//省略了部分代码
explicit_atomic<uintptr_t> ro_or_rw_ext;
Class firstSubclass;
Class nextSiblingClass;
class_rw_ext_t *deepCopy(const class_ro_t *ro) {
return extAlloc(ro, true);
}
const method_array_t methods() const {
auto v = get_ro_or_rwe();
if (v.is<class_rw_ext_t *>()) {
return v.get<class_rw_ext_t *>(&ro_or_rw_ext)->methods;
} else {
return method_array_t{v.get<const class_ro_t *>(&ro_or_rw_ext)->baseMethods()};
}
}
const property_array_t properties() const {
auto v = get_ro_or_rwe();
if (v.is<class_rw_ext_t *>()) {
return v.get<class_rw_ext_t *>(&ro_or_rw_ext)->properties;
} else {
return property_array_t{v.get<const class_ro_t *>(&ro_or_rw_ext)->baseProperties};
}
}
const protocol_array_t protocols() const {
auto v = get_ro_or_rwe();
if (v.is<class_rw_ext_t *>()) {
return v.get<class_rw_ext_t *>(&ro_or_rw_ext)->protocols;
} else {
return protocol_array_t{v.get<const class_ro_t *>(&ro_or_rw_ext)->baseProtocols};
}
}
};
类的属性
成员变量获取流程：NSObject.class -> class_data_bits_t -> class_rw_t -> property_array_t -> property_list_t -> property_t
类的实例方法
实例方法获取流程：NSObject.class -> class_data_bits_t -> class_rw_t -> method_array_t -> method_list_t -> method_t -> big
成员变量
ivars获取流程源码：NSObject.class -> class_data_bits_t -> class_rw_t -> class_ro_t -> ivar_list_t -> ivar_t
变量的底层实现是ivar_t。存储在class_ro_t中的变量列表里
系统会给属性自动生成一个带_属性名变量，存储在class_ro_t中的变量列表里
类方法
类方法获取流程：NSObject.class -> metaClass -> class_data_bits_t -> class_rw_t -> method_array_t -> method_list_t -> method_t -> big
结论：类方法存储在元类中的方法列表里
源码
查看的源码是objc4-818.2.tar.gz
