深入理解Objective-C中实例、类对象、元类对象之间的关系

实例、类对象、元类对象之间的关系可以用下面这张经典的图来展示：

class-diagram.jpg

总结：

• 实例的isa指向类对象
• 类对象的isa指向元类对象
• 元类对象的isa指针指向根元类对象
• 根元类的父类是根类对象

根元类的父类是根类对象意味着什么呢？

我们知道如果调用类方法，会沿着元类对象的继承链依次向上查找方法的实现。

因为跟元类的父类是根类对象，所以如果在跟元类中无法查找到该方法的实现，会到根类对象中去查找。

而根类对象中的方法都是实例方法。

所以这意味着，如果一个类的类方法没有被实现，就会去调用它的根类（NSObject）中的同名实例方法。

我们用代码验证一下。

为NSObject新建一个Category，并添加一个名为foo的实例方法。方法的实现只是简单打印foo字符串

//NSObject+Foo.h

#import <Foundation/Foundation.h>
@interface NSObject (Foo)
- (void)foo;
@end


//NSObject+Foo.m

#import "NSObject+Foo.h"
@implementation NSObject (Foo)
- (void)foo {
    NSLog(@"foo foo");
}
@end

新建一个UIView的子类，并在这个子类的.h文件中声明一个名为foo的类方法，但在.m文件中并不实现它。

// CView.h

#import <UIKit/UIKit.h>
@interface CView : UIView
+ (void)foo;
@end

// CView.m
#import "CView.h"
@implementation CView

@end

然后调用这个类方法[CView foo];

按理说我们没有实现+ (void)foo;程序应该崩溃。但是，实际上会调用NSObject的Category中的实例方法- (void)foo，打印出"foo foo"，非常神奇

使用super关键字调用方法的时候，发生了什么

如果上面提到的CView有这样一个初始化方法：

#import "CView.h"

@implementation CView
- (instancetype)initWithFrame:(CGRect)frame {
    self = [super initWithFrame:frame];
    if (self) {
        NSLog(@"%@",NSStringFromClass([self class]));
        NSLog(@"%@",NSStringFromClass([super class]));
    }
    return self;
}
@end

问：如果调用这个初始化方法，打印的结果是什么？

要解答这个问题，我们需要了解消息传递的过程？

我们知道，在OC中方法调用[obj method]会被编译器编译为objc_msgSend,它的定义为objc_msgSend(id _Nullable self, SEL _Nonnull op, ...)

前两个参数是固定的，分别是消息的接受者和方法选择器。

那么super关键字调用方法会被转换为objc_msgSendSuper(struct objc_super * _Nonnull super, SEL _Nonnull op, ...)，第一个参数为objc_super指针

objc_super是下面的数据结构：

/// Specifies the superclass of an instance. 
struct objc_super {
    /// Specifies an instance of a class.
    __unsafe_unretained _Nonnull id receiver;

    /// Specifies the particular superclass of the instance to message. 
#if !defined(__cplusplus)  &&  !__OBJC2__
    /* For compatibility with old objc-runtime.h header */
    __unsafe_unretained _Nonnull Class class;
#else
    __unsafe_unretained _Nonnull Class super_class;
#endif
    /* super_class is the first class to search */
}

其中的receiver是类的一个实例，也就是self。

也就是说，最终消息的接受者还是self这个实例。只不过，objc_msgSendSuper查找方法实现的过程，是从self的父类对象开始的。

但是class方法是在根类NSObject中定义的，所以不论是[self class]还是[super class]都会调用NSObject中的实现，而且消息的接收者也是一样的，都是self这个实例。所以打印结构也是一样的，都打印self的类名。