《OC底层系列四》-isa&superclass分析

前言

  • 通过上一篇 《OC底层系列三》-对象和类的关联中我们知道对象的类信息存储在其isa中的的shiftcls中类实例化的对象的isa指向该类
  • 同时也留下了一些疑问
    1、 OC对象的isa(其位域成员shiftcls)中的存着类的信息,OC类也是一个对象,那么OC类的isa(其位域成员shiftcls)存储着什么呢?
    2、 源码中objc-class有一个superclass,我们可以推测superclass代表当前类的父类,那NSObject类superclass存储着什么?
  • 今天继续来探究isa以及superclass。

目录

目录.png

1、简介

  • 本文主要从结合底层源码,并通过lldb来分析对象、类、元类、根源类的isa指向和superclass指向,验证apple官方的isa&superclass走位图。
    apple官方走位图如下:
isa&superclass.png

lldb指令复习

lldb指令复习.png

2、isa走位

在可编译运行调试的objc-781源码工程中,创建Person类

// Person.h
@interface Person : NSObject

@end

// Person.m
@implementation Person

@end

main.m添加断点如下:


image.png

我们使用lldb命令进行验证。

2.1、对象的isa指向类

  • isa走位分析1相关lldb命令的输出结果:
// 获取p1的内存地址
(lldb) p/x p1
(Person *) $0 = 0x0000000102a042c0
// 打印p1的内存信息
(lldb) x/4gx p1
0x102a042c0: 0x001d8001000080f9 0x0000000000000000
0x102a042d0: 0x5376614e534e5b2d 0x7265536465726168
// 获取p1的isa指向的内存地址
(lldb) p/x 0x001d8001000080f9 & 0x00007ffffffffff8ULL
(unsigned long long) $2 = 0x00000001000080f8
// 打印p1的isa指向的内存地址description
(lldb) po 0x00000001000080f8
Person
// 打印Person.class的内存地址
(lldb) p/x Person.class
(Class) $4 = 0x00000001000080f8 Person
// 打印object_getClass(p1)的内存地址
(lldb) p/x object_getClass(p1)
(Class) $5 = 0x00000001000080f8 Person

  在上一篇《OC底层系列三》-对象和类的关联里我们知道,对象的类信息存储在其isa中的的shiftcls中,对象和类的通过对象中的ias的shiftcls进行关联,class方法本质上返回的是isa的shiftcls,其底层实现通过isa.bit& ISA_MASK(0x00007ffffffffff8ULL)获取到shiftcls的值。
  通常我们可以理解为类实例化的对象的isa指向该类

  isa走位分析结果1的lldb打印结果再次印证此过程;同时我们还知道,类的底层实际上是一个objc_class的结构体,继承自objc_object

2.2、类isa指向元类

前面我们得到Person类的内存地址为0x00000001000080f8
继续使用lldb进行调试分析如下图:

  • isa走位分析2相关lldb命令
// 打印Person类的内存信息
(lldb) x/4gx 0x00000001000080f8
0x1000080f8: 0x00000001000080d0 0x0000000100333028
0x100008108: 0x0000000102a15c60 0x0001801000000003
// 获取Person类的isa指向的内存地址
(lldb) p/x 0x00000001000080d0 & 0x00007ffffffffff8ULL
(unsigned long long) $6 = 0x00000001000080d0
// 打印Person类的isa指向的内存地址的description
(lldb) po $6
Person

  通过isa走位分析2我们可以看到,Person类的isa还是指向一个Person,我们称之为Person元类
上面的过程用图描述如下:

image.png

和官方的isa指向一致。

2.3、元类的isa指向NSObject元类

  • NSObject元类也称为根元类。在上一步得到Person元类的地址0x00000001000080d0,接下来验证Person元类的isa指向NSObject元类

  • isa走位分析3相关lldb命令

// 打印Person元类的内存信息
(lldb) x/4gx 0x00000001000080d0
0x1000080d0: 0x0000000100333000 0x0000000100333000
0x1000080e0: 0x0000000102a161c0 0x0004e03100000007
// 获取Person元类的isa指向的内存地址
(lldb) p/x 0x0000000100333000 & 0x00007ffffffffff8ULL
(unsigned long long) $7 = 0x0000000100333000
// 获取Person元类的isa指向的内存地址的description
(lldb) po $7
NSObject

  • isa走位分析3中,Person元类的isa指向0x0000000100333000,0x0000000100333000就是NSObject元类的地址

2.4、NSObject元类isa指向自身

  • 在上一步得到NSObject元类的地址0x0000000100333000,接下来验证NSObject元类的isa指向自身(NSObject元类)

  • isa走位分析4相关lldb命令

// 打印NSObject元类的内存信息
(lldb) x/4gx 0x0000000100333000
0x100333000: 0x0000000100333000 0x0000000100333028
0x100333010: 0x00000001006b66d0 0x0004e03100000007
// 获取NSObject元类的isa指向的内存地址
(lldb) p/x 0x0000000100333000 & 0x00007ffffffffff8ULL
(unsigned long long) $8 = 0x0000000100333000
// 获取NSObject元类的isa指向的内存地址的description
(lldb) po $8
NSObject
  • 有isa走位分析4可以看到,NSObject元类的isa的值为0x0000000100333000,和NSObject元类的地址一致,其NSObject元类的isa的值仍然是0x0000000100333000,证明了NSObject元类isa指向自身

2.5、NSObject类的isa指向NSObject元类

  • 前面得到NSObject元类的地址0x0000000100333000,接下来验证NSObject类的isa指向NSObject元类
    isa走位图5.png
  • isa走位分析5相关lldb命令
// 获取NSObject类的内存地址
(lldb) p/x NSObject.class
(Class) $9 = 0x0000000100333028 NSObject
// 打印NSObject类指向内存的信息
(lldb) x/4gx 0x0000000100333028
0x100333028: 0x0000000100333000 0x0000000000000000
0x100333038: 0x0000000102a16020 0x0001801000000003
// 获取NSObject类的isa指向的内存地址
(lldb) p/x 0x0000000100333000 & 0x00007ffffffffff8ULL
(unsigned long long) $10 = 0x0000000100333000
// 打印NSObject类isa的description
(lldb) po $10
NSObject
  • 由isa走位分析5可以看到,NSObject类的内存地址为0x0000000100333028
    ,NSObject类的isa的值为0x0000000100333000,NSObject类的isa指向0x0000000100333000,即NSObject元类。

2.6、NSObject类的实例的isa指向NSObject类

  • 上一步得到NSObject类的地址0x0000000100333028
  • isa走位分析6相关lldb命令
// 获取01的内存地址
(lldb) p/x o1
(NSObject *) $11 = 0x0000000102a15ca0
// 打印o1内存信息
(lldb) x/4gx o1
0x102a15ca0: 0x001d800100333029 0x0000000000000000
0x102a15cb0: 0x0000000000000000 0x0000000000000000
// 获取o1的isa指向的内存信息
(lldb) p/x 0x001d800100333029 &0x00007ffffffffff8ULL
(unsigned long long) $13 = 0x0000000100333028
// 获取o1的isa指向的内存信息的description
(lldb) po $13
NSObject
  • 由isa走位分析6可以看到,o1实例的isa的值为0x001d800100333029,指向0x0000000100333028,为NSObject类的地址,证明了NSObject类的实例的isa指向NSObject类。
    将上面过程用图表示如下:
    image.png

和官方的isa指向一致。

3、superclass走位

  • 这里主要验证NSObject元类NSObject类superclass的走位。
  • superclass在类的内存的第2个8字节,前面我们得到NSObject的类内存为0x0000000100333028,NSObject元类内存地址为0x0000000100333000
  • superclass分析lldb命令和输出结果如下:
// 打印NSObject类指向内存的信息
(lldb) x/4gx 0x0000000100333028
0x100333028: 0x0000000100333000 0x0000000000000000
0x100333038: 0x0000000102a16020 0x0001801000000003

// 打印NSObject元类指向内存的信息
(lldb) x/4gx 0x0000000100333000
0x100333000: 0x0000000100333000 0x0000000100333028
0x100333010: 0x00000001006b66d0 0x0005e03100000007
  • NSObject类的第2个8字节为0x0000000000000000,即nil,证明了NSObject类的 superclass为nil
  • NSObject元类的第2个8字节为0x0000000100333028,即NSObject类,证明了NSObject元类superclassNSObject类

4、总结

  • 本文使用lldb命令验证了apple官方的isa&superclass走位图

  • 针对前言提到的疑问,通过lldb命令我们可以知道
    1、OC类的isa(其位域成员shiftcls)存储着其元类的信息。
    2、NSObject类superclass指向nil,NSObject元类superclass指向NSObject类。

  • 接下来会对类的结构进行分析,探究类的属性、成员变量、实例方法、类方法等信息在底层的实现。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 206,126评论 6 481
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 88,254评论 2 382
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 152,445评论 0 341
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 55,185评论 1 278
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 64,178评论 5 371
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,970评论 1 284
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,276评论 3 399
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,927评论 0 259
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 43,400评论 1 300
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,883评论 2 323
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,997评论 1 333
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,646评论 4 322
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,213评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,204评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,423评论 1 260
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 45,423评论 2 352
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,722评论 2 345