iOS 底層探究：類的結構分析

這是我參與8月更文挑戰的第5天，活動詳情查看：8月更文挑戰

將實例對象isa進行&運算，可獲得類對象的地址。一樣在OC中，類也是一個對象。既然是對象，也會存在isa指針，指向他所屬的類。這就是咱們所說的元類（MetalClass）。

• 類也是一個對象，也存在isa指針，指向它所屬的類。即：元類（MetalClass）
• 元類初探：實例對象isa -> 類isa -> 元類
• 對象的isa爲nonpoionter類型，除了類對象地址，isa中包含類信息，因此&運算後地址不一樣
• 類的isa爲非nonpointer類型，屬於純isa指針，只存儲類對象的地址，全部&運算後地址相同

1. isa走位&繼承鏈

1.1 isa走位

• NSObject做爲根類，它的isa指向的元類，稱爲根元類。
• 根元類的地址和XXClass元類isa指向的地址相同。
• XXClass的元類isa，指向的並非NSObject，而是根元類（NSObject的元類）。
• 根元類的isa指向本身。

• 實例對象isa -> 類isa -> 元類isa -> 根元類isa -> 本身
• 根類的實例對象isa -> 根類isa -> 根元類isa -> 本身

1.2 繼承鏈

繼承鏈流程圖

• 繼承關係只來自於類，對象之間沒有這層關係
• 類和元類都存在繼承鏈
• 元類的父類是父類的元類
• 類的繼承鏈：類->父類->根類->nil
• 元類的繼承鏈：元類->父類的元類->根元類->根類->nil
• NSObject做爲根類，它纔是真正的萬物之主，全部類都源於NSObject

1.3 官方流程圖

• isa走位：實例對象isa ——>類isa ——>元類isa ——>根元類isa ——>本身
• 類的繼承鏈：類 ——>父類——>根類——>nil
• 元類的繼承鏈：元類——>父類的元類——>根元類——>根類——>nil

2類的結構

2.1源碼分析

類也是一個對象，有本身的數據結構，而類的底層來自objc_class結構體，可經過源碼分析類的結構，在objc-runtime-new.h中，能夠看到objc_class結構體的定義：

struct objc_class : objc_object { 
    objc_class(const objc_class&) = delete; 
    objc_class(objc_class&&) = delete;
    void operator=(const objc_class&) = delete;
    void operator=(objc_class&&) = delete;
    // 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
    ... 
};
複製代碼

從上面的源碼定義來看，咱們的類也是一個對象，只是裏面比對象多了幾個成員變量superclass、cache、bits。

• superclass ：這個就是指向父類的指針。
• cache（cache_t）：經過分析cache_t 的結構，咱們能夠得出cache_t這個佔用的內存空間爲16字節。因此按照內存平移的規則咱們能夠知道class_data_bits_t和類首地址之間的差距是32字節（isa：8字節，superclass：8字節，cache：16字節）
• bits（class_data_bits_t）

• superclass爲結構體指針，存儲父類
• cache爲cache_t結構體，存儲方法緩存
• bits爲class_data_bits_t結構體，存儲方法、屬性、協議列表等