Runtime之理解OC中类与对象的实质

在阅读Objective-C高级编程中block章节时，在第2章里讲到block的实质，作者写道，要理解block的实质，首先需要理解OC中类和对象的实质，在学习的过程中对这部分的理解有一些困扰，本文从源代码的角度对类和对象的本质进行学习。

关键点：类本身也是一种对象

没错，这句话我也理解了很久，首先来看OC中是如何定义的。

OC里的id

”id“这一变量类型用于存储OC对象，在OC源代码中，描述OC对象所用的数据结构定义在运行期程序库的头文件里，在/usr/include/objc/runtime.h中是如下进行声明的

typedef struct objc_object{
    Class isa;
} *id;

可以看到，id是objc_object结构体的指针类型。Class的定义如下。

typedef struct objc_class *Class;
struct objc_class{
    Class isa;
}

可以看到，Class是一个objc_class结构体的指针类型，而objc_class这个结构体里，又有一个Class的对象isa。

每个objc_object结构体的首个成员是Class类的变量，该变量定义了对象所属的类，通常称为“is a”指针。而objc_class结构体的首个变量也是isa指针，这说明Class本身亦为Objective-C对象。在OC中任何类定义都是对象，类对象在第一次使用时被创建，并且有且仅有一份实例。而这个类对象就是运行时库用来创建实例对象的依据。

类对象(class object)

任何直接继或间接继承了NSObject的类，它的实例对象中都有一个isa指针，指向它的类对象。这个类对象中存储了关于这个实例对象所属类的定义的一切，包括变量、方法、遵守的协议等。因此，类对象能访问关于这个类的所有信息，生成一个实例对象，但是不能访问任何实例对象的内容。

类对象所属的类型（也就是说isa指针所指向的类型）是另外一个类，叫做元类(metaclass)，用来表述类对象本身所具备的元数据。“类方法”就定义于此处，因为这些方法可以理解成类对象的实例方法。当你调用“类方法”，例如[NSObject alloc]时，事实上是发送了一个消息给NSObject的类对象。

每个类仅有一个“类对象”，每个“类对象”仅有一个与之相关的“元类”。

类对象是一个功能完整的对象，能被动态识别（dynamically typed)，接收消息，从其他类继承方法。特殊之处是它们是由编译器创建的，缺少它们自己的数据结构（实例变量），只是在运行时产生实例的代理。

元类对象(metaclass object)

类对象实际上是元类对象的一个实例。

元类对象描述了一个类对象，元类的方法列表是类方法的集合，由类对象的选择器来响应。当向一个类发送消息时，objc_msgSend会通过类对象的isa指针定位到元类，并检查元类及元类的父元类来决定调用那个方法。元类描述了类对象的方法，就像类对象描述了实例对象的实例方法。

假设有个名为SomeClass的子类从NSObject中继承而来，则其继承体系如下图所示。

oc的类继承体系图.png

super_class指针确立了继承关系，而isa指针描述了实例所属的类。

元类也是对象，是其他类的实例，在OC中，元类是根元类(root class's metaclass)的实例，而根元类是其自身的实例。

类与对象的实质

• 类本身是一种对象，一个类对象只有一份
• 类对象中包含了类的实例变量、实例方法的定义
• 元类对象包括了类的类方法的定义
• 根元类的isa指向根元类自身
• 根元类对象生成元类对象，元类对象生成类对象，类对象生成实例对象

本文参考

• Objective-C高级编程
• Effective Objective-C 2.0
• https://blog.csdn.net/wzzvictory/article/details/8592492
• https://www.jianshu.com/p/0a1c4879a2e3