[CH2-Q2]Objective-C对象中的isa、super

2019-01-04  本文已影响83人  鲸鱼座的男孩

上一节Objective-C的对象——实例对象、类对象、元类对象我们总结出：
OC中的对象分成三类,分别包括: instance(实例对象)、class(类对象)、meta-class(元类对象)。如下图，并且我们发现①实例对象都会存储类的成员变量，其中有一个特殊的成员变量就是isa。②类对象存储 isa、superclass、成员变量相关的信息、协议信息、属性、对象方法等信息。③元类对象存储isa、superclass、类方法。

通过上面对比三种OC对象，我们可以发现有两个很的特殊的指针：isa指针和superclass指针。其中instance、class、meta-class三种对象都有isa指针，而class、meta-class两种对象都有superclass指针。那今天我们就聊一下isa指针和superclass指针。

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三种OC对象是如何联系的？

在聊isa和superclass之前，我们先讨论一个问题：一个自定义Person类的实例对象p，要想调用对象方法(- personInstanceMethod)和类方法(+ personClassMethod),它的底层是如何实现的？

@interface Person : NSObject

- (void)personInstanceMethod;
+ (void)personClassMethod;

@end

@implementation Person

- (void)personInstanceMethod {
    
}

+ (void)personClassMethod {
    
}

@end

    // mian方法中
    Person *p = [[Person alloc] init];
    [p personInstanceMethod];
    [Person personClassMethod];；

上面的代码我们声明了一个Person类，并且有一个对象方法和一个类方法，在程序的main方法中alloc、init了一个指针名为p的实例对象，分别用p调用对象方法personInstanceMethod，用Person调用类方法personClassMethod。我们知道OC中是通过消息发送机制来调用方法的，我们可以把[p personInstanceMethod]这句代码翻译成底层调用代码为objc_msgSend(p, @selector(personInstanceMethod));，我们发现，OC底层的代码是向p这个实例对象发送消息的，但是我们知道：对象方法的信息其实是在Person类对象里面存储的，因此我们可以猜想实例对象和类对象拥有某种联系。同理我们使用Person类对象调用类方法personClassMethod，objc_msgSend方法是向类对象Person发送消息的，但我们知道类对象并没有存储类方法，而元类对象有存储类方法，因此类对象和元类对象也是有一定的联系。

我们也可以通过xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main-arm64.cpp 命令让其转化成C、C++代码观察

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OC对象的isa指向哪里？

通过对上面问题的讨论，我们可以猜想instance、class、meta-class三种对象是有一定联系的。其实他们是通过isa指针去联系起来的。

实例对象的isa指向类对象，类对象的isa指向元类对象。

①实例对象的isa指向类对象，当调用对象方法时，通过instance的isa找到class，最后找到对象方法的实现进行调用。

(例如：上面的例子，实例对象p调用personInstanceMethod对象方法，其实是通过实例对象的isa指针先找到类对象Person,再从类对象的内从中找到personInstanceMethod的方法实现进行调用)

②类对象的isa指向元类对象，当调用类对象方法时，通过类对象的isa找到元类对象，最后找到类方法的实现进行调用。

(例如：上面的例子，类对象Person调用personClassMethod类方法，其实是通过类对象的isa指针先找到元类对象meta-person,再从元类对象的内从中找到personInstanceMethod的方法实现进行调用)

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拥有继承关系的对象是如何联系的？

isa指针只是解决了一个类中的联系，但是如果拥有继承关系的类之间又是通过什么联系的呢？在讨论这个问题之前我们再来做一个场景：

在（三种OC对象是如何联系的？）的代码的基础上我们再添加一个继承于Person这个类的Student类，并声明和实现了类方法 studentClassMethod 和 对象方法 studentInstanceMethod。

@interface Person : NSObject

- (void)personInstanceMethod;
+ (void)personClassMethod;

@end

@implementation Person

- (void)personInstanceMethod {
    
}

+ (void)personClassMethod {
    
}

@end

@interface Student : Person

- (void)studentInstanceMethod;
+ (void)studentClassMethod;

@end

@implementation Student

- (void)studentInstanceMethod {
    
}

+ (void)studentClassMethod {
    
}

@end

//main 方法中
    Student *stu = [[Student alloc] init];
    [stu studentInstanceMethod]; //①
    [stu personInstanceMethod];  //②
    
    [Student studentClassMethod];  //③
    [Student personClassMethod];  //④

我们先看①：stu实例对象调用实例方法studentInstanceMethod,通过我们刚才的讨论，stu实例对象先通过它自己的isa指针找到Student类对象，再找到实例方法的实现从而进行调用。

接着我们再看③：Student类对象调用类方法studentClassMethod,也是通过我们刚才的讨论,Student类对象先通过它自己的isa指针找到meta-class元类对象，再找到类方法的实现从而进行调用。

但是我们再看看②和④就会发现，Student类对象和元类对象都没有personInstanceMethod和personClassMethod的方法，那么又是怎么去实现的呢？

superclass指针指向哪里？

在上面的（拥有继承关系的对象是如何联系的？），我们发现子类和父类之间需要有一定的联系，才能让子类去调用父类声明的方法还有使用父类的成员属性等。那又是通过什么去联系的呢？其实它们之间就是通过superclass指针去联系的。不过类对象的superclass指针和元类对象的superclass稍微有一些不同，我们先说一下类对象的superclass指针。

现在各个类的继承关系如下： @interface Student : Person,@interface Person : NSObject, Student 类对象、 Person 类对象、NSObject 类对象 它们都各自存放着各自的 isa、superclass、成员变量相关的信息、协议信息、属性、对象方法，这三个类对象的联系其实很简单，他们就是通过superclass指针联系起来的。

Student类对象的superclass指针指向Person类对象，Person类对象的superclass指针指向NSObject类对象。

因此我们可以解答刚才的问题,stu实例对象是如何调用父类的实例方法：personInstanceMethod?

    Student *stu = [[Student alloc] init];
    [stu personInstanceMethod];

由于Student类继承于Person类，上面的方法调用通过转换成C、C++语言其实就是：objc_msgSend(stu, @selector(personInstanceMethod));,stu实例对象是不存储方法信息的，因此通过isa指针先找到它的类对象Student，但Student类对象并没有该方法，所以可以通过Student类对象的superclass指针找到Person类对象，从而找到personInstanceMethod的方法实现并调用。

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我们说完类对象的superclass指针，再说以元类对象的superclass指针。我们还是使用上面的继承关系：@interface Student : Person,@interface Person : NSObject。

Student元类对象的superclass指针指向Person元类对象，Person元类对象的superclass指针指向NSObject元类对象。

     [Student personClassMethod];

上面的方法调用通过转换成C、C++语言其实就是：objc_msgSend(Student, @selector(personClassMethod));，Student类对象的isa找到Student的元类对象，但Student元类对象的类方法列表并没有personClassMethod，因此通过Student元类对象的superclass指针找到Person元类对象，从而找到哦personClassMethod的方法实现并进行调用。

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通过上面讨论类对象的superclass指针和元类对象的superclass指针我们可以得到的信息就是：

类对象的superclass指针指向它父类的类对象。
元类对象的superclass指针指向它父类的元类对象。

isa、superclass总结

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