iOS OC对象的本质窥探（对象分类）（二）

上面一篇文章讲了OC对象的本质，编译成C++对象是以什么形式存储的，一个对象占多少内存空间等问题，那么在OC语言里面，又分为几种对象呢？其实平时的工作中通过[[NSObject alloc] init]这种形式创建的对象都是实例对象，另外还有两类平时接触甚少的对象，一个是类对象，一个就是元类对象。

开篇引题 类对象分为三种：
实例对象
类对象
元类对象
这三中类型的对象之间是什么关系？每种类型的对象又有什么特点呢？

开始一探究竟
  • 实例对象
    实现以下代码
NSObject *object1 = [[NSObject alloc] init];
NSObject *object2 = [[NSObject alloc] init];        
NSLog(@"%p %p",
              object1,
              object2);

打印：0x100648340 0x100647440

总结：不多讲了，第一篇文章已经写的很详细，
object1、object2是NSObject的instance对象（实例对象）
它们是不同的两个对象，分别占据着两块不同的内存
instance对象在内存中存储的信息包括
isa指针
其他成员变量

存储的是各个成员变量的值，还有一个isa指针,一个类在内存中的实例对象可以有多个。

内存存储图示


实例对象内存存储图示.png
  • 类对象
    1.获取类对象
    两种方法
NSObject *object1 = [[NSObject alloc] init];
Class objectClass1 = [object1 class];

还可以通过一个runtime函数

NSObject *object1 = [[NSObject alloc] init];        
Class objectClass3 = object_getClass(object1);

object_getClass 函数：传入实例对象返回类对象，传入类对象，返回元类对象
下面实现以下代码

NSObject *object1 = [[NSObject alloc] init];
NSObject *object2 = [[NSObject alloc] init];
        
Class objectClass1 = [object1 class];
Class objectClass2 = [object2 class];
Class objectClass3 = object_getClass(object1);
Class objectClass4 = object_getClass(object2);
Class objectClass5 = [NSObject class];
        
NSLog(@"%p %p",
              object1,
              object2);
        
NSLog(@"%p %p %p %p %p",
              objectClass1,
              objectClass2,
              objectClass3,
              objectClass4,
              objectClass5);

打印：0x100648340 0x100647440
     0x7fff9dab4118 0x7fff9dab4118 0x7fff9dab4118 0x7fff9dab4118 0x7fff9dab4118

会发现两个实例对象的内存地址是不一样的，而通过两个实例对象获得的5个类对象的指针都是一样的，说明，一个类在内存中只有一个类对象。

总结：
objectClass1 ~ objectClass5都是NSObject的class对象（类对象）
它们是同一个对象。每个类在内存中有且只有一个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）
......

内存存储图示


类对象内存存储图示.png
  • 元类对象
    执行以下代码获取元类对象
// object_getClass  函数：传入实例对象返回类对象，传入类对象，返回元类对象
Class objectClass3 = object_getClass([NSObject class]);

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，在内存中存储的信息主要包括
isa指针
superclass指针
类的类方法信息（class method）
......

元类对象内存图示.png

关于如何证明刚刚所总结的三种类型的对象分别存储的什么信息，通过阅读苹果源码可知

分析：实例对象，类对象和元类对象中都有isa指针，而类对象和元类对象中除了含有isa指针之外还有superclass指针，问题：isa指针和superclass指针分别有什么作用呢？

  • 分析 创建一个Person类给person类分别声明一个对象方法和一个类方法
// Person
@interface Person : NSObject <NSCopying>
{
    @public
    int _age;
}
@property (nonatomic, assign) int no;
- (void)personInstanceMethod;
+ (void)personClassMethod;
@end

@implementation Person
- (void)personInstanceMethod{
}
+ (void)personClassMethod{
}
@end

// 调用 
Person *person = [[Person alloc] init];
[person personInstanceMethod];
[Person personClassMethod];

  • isa指针作用
    OC语言是消息机制 当执行[person personInstanceMethod]; 这行代码时 实际会被编译成 objc_msgSend(person, @selector(personInstanceMethod))进行调用，那么刚刚说到实例对象中不存储方法，那么当调用时这个对象方法是怎么获得的呢？
    答案： 当实例对象调用对象方法时是通过isa指针，指向自己的类对象，找到类对象中的方法信息，进行调用。同理，当执行 [Person personClassMethod]; 这行代码时，实例对象通过isa指针指向自己的类对象，又通过类对象中的isa指针指向元类对象，获取到类方法信息。
    图示：

    isa指针作用.png

  • 创建一个Person类给person类分别声明一个对象方法和一个类方法,再创建一个继承于Person类的Student类给Student类分别声明一个对象方法和一个类方法

// Person
@interface Person : NSObject <NSCopying>
{
    @public
    int _age;
}
- (void)personInstanceMethod;
+ (void)personClassMethod;
@end

@implementation Person

- (void)personInstanceMethod
{
    
}
+ (void)personClassMethod
{
    
}
@end

// Student
@interface Student : Person <NSCoding>
{
@public
    int _weight;
}
- (void)studentInstanceMethod;
+ (void)studentClassMethod;
@end

@implementation MJStudent
- (void)studentInstanceMethod
{
    
}
+ (void)studentClassMethod
{
    
}
@end

// 调用
Student *student = [[Student alloc] init];
[student personInstanceMethod];
[Student personClassMethod];
  • superclass指针作用
    总结：当执行[student personInstanceMethod]这行代码时 student对象通过isa指针找到自己类对象，结果发现类对象中没有personInstanceMethod这个方法，然后利用superclass指针找到父类也就是Person的类对象，查看是否有 personInstanceMethod 方法信息，如果有 就调用，没有的话继续向上查找。同理：当执行[Student personClassMethod]; 这行代码时，student对象通过isa指针找到自己类对象，又通过类对象的isa指针找到自己的元类对象结果发现元类对象中没有personClassMethod这个方法，元类对象利用superclass指针向上逐级寻找父类的元类对象是否有此方法。直到NSobject停止，如果找到就调用，找不到就会奔溃 unrecognized selector sent to class 0x1000011a0'

图示：


superclass指针作用.png

最后总结：

instance -> 实例对象，class -> 类对象，meta-class -> 元类对象

1.instance的isa指向class
2.class的isa指向meta-class
3.meta-class的isa指向基类的meta-class
4.class的superclass指向父类的class
5.如果没有父类，superclass指针为nil
6.meta-class的superclass指向父类的meta-class
7.基类的meta-class的superclass指向基类的class
8.instance调用对象方法的轨迹
9.isa找到class，方法不存在，就通过superclass找父类
10.class调用类方法的轨迹
11.isa找meta-class，方法不存在，就通过superclass找父类

图示：


WeChataf27bd994cb5722150a32f853afae3b5.png

  • 画一下[student personInstanceMethod]这行代码的执行顺序


    [student personInstanceMethod]执行顺序.png

  • 画一下[Student load]这行代码的执行顺序


    [Student load]执行顺序.png

疑问？？？类方法再调用时先去自己的元类对象中寻找，如果没有就去父类的元类对象中寻找，在没有就去NSObject的元类对象中寻找，再就去NSObject的类对象中寻找（根据最上面的线可以看来）那是这么回事吗？下面来验证一下

//新建一个Car类，继承自NSObject
@interface Car : NSObject

@end

@implementation Car

@end

// 创建一个NSObject的类别
//.h中代码
+ (void)test;
//.m中代码
+ (void)test{
    NSLog(@"+[NSObject test] - %p", self);
}
//调用代码
[Car test];

输出 ：[Car class] - 0x100001220

别的代码都不变，将类别中.m中的代码改成

//+号变成-号
- (void)test{
    NSLog(@"+[NSObject test] - %p", self);
}

输出 ：[Car class] - 0x100001220

再调用发现还是可以成功，具体的原因吧，我也说的不是很好，就不误导别人了，如果有大神知晓，欢迎指正

如有疑问欢迎指正~

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