object_getClass(obj)与[obj class]

导语

今天在StackOverFlow上面看到一个提问：object_getClass(obj) and [obj class] give different results。刚好自己也有类似的困惑，于是想稍微研究一下。

在Object-C的类型结构中，有几个比较重要的概念：Object（实例），Class（类）,Metaclass（元类），Rootclass(根类)，Rootclass‘s metaclass(根元类)，且这些都是对象。因此标题中的“obj”这个对象可以是上面五个概念的任意一个，需要一一探讨。

1.obj为Object实例对象
在Object-C中，Object本质上是一个struct，在这个struct中会保存一个名为isa的指针，该指针会指向该Object的类。定义如下所示：

    typedef struct objc_object {  
         Class isa;  
    } *id;  

下面是代码测试：

    //obj为实例变量
    id obj = [TestObject new];

    Class cls = object_getClass(obj);
    
    Class cls2 = [obj class];
    
    NSLog(@"%p" , cls);
    NSLog(@"%p" , cls2);

输出结果：

    2015-12-17 14:08:32.196 TestProject[658:29503] 0x100001140
    2015-12-17 14:08:32.197 TestProject[658:29503] 0x100001140

结论：当obj为实例变量时，object_getClass(obj)与[obj class]输出结果一直，均获得isa指针，即指向类对象的指针。

2.obj为Class类对象
在Objective-C中，任何类的定义都是对象。类和类的实例（对象）没有任何本质上的区别。任何对象都有isa指针。

    typedef struct objc_class *Class;
    struct objc_class {
          Class isa;
          Class super_class;
         /* followed by runtime specific details... */
   };

下面是代码测试：

    //obj为实例变量
    id obj = [TestObject new];
    //classObj为类对象
    Class classObj = [obj class];
   
    Class cls = object_getClass(classObj);
    
    Class cls2 = [classObj class];
    
    NSLog(@"%p" , cls);
    NSLog(@"%p" , cls2);

输出结果：

2015-12-17 14:25:48.785 TestProject[813:38336] 0x100001118
2015-12-17 14:25:48.786 TestProject[813:38336] 0x100001140

结论：当obj为类对象时，object_getClass(obj)返回类对象中的isa指针，即指向元类对象的指针；[obj class]返回的则是其本身。

3.obj为Metaclass类对象
Metaclass与Class的结构是一样的，只是职能不同。Class结构中是存储Object实例的相关数据，而Metaclass则是存储Class相关的数据。

下面的测试代码：

    //obj为实例变量
    id obj = [TestObject new];
    //classObj为类对象
    Class classObj = [obj class];
    //metaClassObj为元类对象
    Class metaClassObj = object_getClass(classObj);
   
    Class cls = object_getClass(metaClassObj);
    
    Class cls2 = [metaClassObj class];
    
    NSLog(@"%p" , cls);
    NSLog(@"%p" , cls2);

输出结果：

  2015-12-17 14:41:23.386 TestProject[921:47694] 0x7fff78fb9118
  2015-12-17 14:41:23.387 TestProject[921:47694] 0x100001118

结论：当obj为Metaclass（元类）对象时，object_getClass(obj)返回元类对象中的isa指针，因为元类对象的isa指针指向根类，所有返回的是根类对象的地址指针；[obj class]返回的则是其本身。

4.obj为Rootclass类对象
Rootclass顾名思义就是根类，任何类的Metaclass中的isa指针都是指向根类。且结构与Class结构是一样的。

测试代码：

    //obj为实例变量
    id obj = [TestObject new];
    //classObj为类对象
    Class classObj = [obj class];
    //metaClassObj为元类对象
    Class metaClassObj = object_getClass(classObj);
    //rootClassObj为元类对象
    Class rootClassObj = object_getClass(metaClassObj);
   
    Class cls = object_getClass(rootClassObj);
    
    Class cls2 = [rootClassObj class];
    
    NSLog(@"%p" , cls);
    NSLog(@"%p" , cls2);

输出结果：

  2015-12-17 14:52:34.633 TestProject[965:54693] 0x7fff78fb9118
  2015-12-17 14:52:34.634 TestProject[965:54693] 0x7fff78fb9118

结论：当obj为Rootclass（元类）对象时，object_getClass(obj)返回根类对象中的isa指针，因为跟类对象的isa指针指向Rootclass‘s metaclass(根元类)，即返回的是根元类的地址指针；[obj class]返回的则是其本身。
因为根类的isa指针其实是指向本身的，所有根元类其实就是根类，所有输出的结果是一样的。

总结：经上面初步的探索得知，object_getClass(obj)返回的是obj中的isa指针；而[obj class]则分两种情况：一是当obj为实例对象时，[obj class]中class是实例方法：- (Class)class，返回的obj对象中的isa指针；二是当obj为类对象（包括元类和根类以及根元类）时，调用的是类方法：+ (Class)class，返回的结果为其本身。

最后，奉上一张经典的Object-C的对象模型图：

Object-C的对象模型图