类的结构分析

引子：在程序世界中，无论接触哪门语言，类是最基本一个研究点。那么在oc中，类和类的结构是如何组成的呢？

类的isa走位图

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• 实例对象的isa指向类
• 类对象的isa指向元类
• 元类对象的isa指向根元类
• 根元类对象的isa指向自己本身
  另外从继承角度看：
• 子类subclass继承父类superclass；父类superclass继承根类rootclass（根类）；根类rootclass继承nil
• 子类的元类继承父类的元类；父类的元类继承根类的元类；根类的元类继承根类；

通过clang命令，生成xxx.cpp文件

    clang -rewrite-objc LGPerson.m -o LGPerson.cpp

struct LGPerson_IMPL {
    struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
    short _aa;
    short _bb;
    short _cc;
};

struct NSObject_IMPL {
    Class isa;
};

typedef struct objc_class *Class;

//objc-runtime-new.h
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

    class_rw_t *data() const {
        return bits.data();
    }
    ...
    ...
    
//objc-private.h    
struct objc_object {
private:
    isa_t isa;    

• 通过分析xxx.cpp和objc4-781源码文件分析，我们可以得出以下一些信息。
• 在oc上层，所有类都是继承自NSObject。但是到了底层（c/c++）则是objc_class、objc_object;
• 所有的类都是以objc_class为模板继承来的；所有对象都是以objc_object为模板继承来的。
• 所有的对象、类、元类都有isa指针,万物皆对象。
• 类在内存中只存在一份

objc_object、objc_class、isa关系图

-w1273

• id=objc_object:isa_t、关于isa相关操作、弱引用相关、关联对象、内存管理
• class=objc_class:objc_class继承自objc_object,Class superclass,cache_t cache,class_data_bits_t bits.
• isa_t 共用体，64位，分为指针型isa，全部位数为指针地址；非指针型isa，部分位数为指针地址。
• class_data_bits_t:主要是对class_rw_t的封装，class_rw_t是类读写（protocol、propertys、methods）相关信息，对class_ro_t的封装

(lldb) p/x LGPerson.class
(Class) $0 = 0x0000000100003420 LGPerson
(lldb) x/4gx 0x0000000100003420
0x100003420: 0x00000001000033f8 0x0000000100335140
0x100003430: 0x000000010066d6b0 0x0002802400000003
(lldb) p (class_data_bits_t *)0x100003440
(class_data_bits_t *) $1 = 0x0000000100003440
(lldb) p $1->data()
(class_rw_t *) $2 = 0x000000010066d630
(lldb) p *$2
(class_rw_t) $3 = {
  flags = 2148007936
  witness = 1
  ro_or_rw_ext = {
    std::__1::atomic<unsigned long> = 4294980072
  }
  firstSubclass = nil
  nextSiblingClass = NSUUID
}
(lldb) p $3.properties()
(const property_array_t) $4 = {
  list_array_tt<property_t, property_list_t> = {
     = {
      list = 0x0000000100003320
      arrayAndFlag = 4294980384
    }
  }
}
(lldb) p $4.list
(property_list_t *const) $5 = 0x0000000100003320
(lldb) p *$5
(property_list_t) $6 = {
  entsize_list_tt<property_t, property_list_t, 0> = {
    entsizeAndFlags = 16
    count = 1
    first = (name = "name", attributes = "T@\"NSString\",C,N,V_name")
  }
}
(lldb) p $3.methods
(const method_array_t) $7 = {
  list_array_tt<method_t, method_list_t> = {
     = {
      list = 0x0000000100003230
      arrayAndFlag = 4294980144
    }
  }
}
  Fix-it applied, fixed expression was: 
    $3.methods()
(lldb) p $7.list
(method_list_t *const) $8 = 0x0000000100003230
(lldb) p *$8
(method_list_t) $9 = {
  entsize_list_tt<method_t, method_list_t, 3> = {
    entsizeAndFlags = 26
    count = 4
    first = {
      name = "sayHello"
      types = 0x0000000100001f7d "v16@0:8"
      imp = 0x0000000100001cc0 (KCObjc`-[LGPerson sayHello])
    }
  }
}
(lldb)