Objective-C (以下簡稱 OC )是一門動態(tài)性強(qiáng)的編程語言泊藕，OC 的動態(tài)性是基于 Runtime 來實現(xiàn)的，Runtime 系統(tǒng)是由 C\C++\匯編語言 編寫的虐译，提供的 API 基本都是 C 語言的忿薇。這里我們從蘋果提供的 Runtime 代碼來探究類的本質(zhì)毕骡。
legacy 版本
OC 的 runtime 分為兩個版本.一個是 legacy 版本,一個是 modern 版本。相信很多讀者都見過下面這段代表 OC 類結(jié)構(gòu)的代碼：
struct objc_class {
Class _Nonnull isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !__OBJC2__
Class _Nullable super_class OBJC2_UNAVAILABLE;
const char * _Nonnull name OBJC2_UNAVAILABLE;
long version OBJC2_UNAVAILABLE;
long info OBJC2_UNAVAILABLE;
long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_ivar_list * _Nullable ivars OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_cache * _Nonnull cache OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_protocol_list * _Nullable protocols OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
其實這段代碼就是 legacy 版本 已經(jīng)在 2006 年的 WWDC 大會上發(fā)布 Objective-C 2.0 后棄用了奏候， OBJC2_UNAVAILABLE 標(biāo)記的內(nèi)容已經(jīng)不再使用循集，那么現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)是什么呢？
對象
OC 中蔗草，每一個對象都是類的實例咒彤，先直接來看源碼中的結(jié)構(gòu)：
struct objc_object {
private:
isa_t isa;
// ...
}
代表對象的結(jié)構(gòu)中只有一個 isa 的成員變量疆柔，在 arm64 架構(gòu)下，系統(tǒng)對 isa 進(jìn)行了優(yōu)化镶柱，它不光存著地址信息旷档，還存著其他信息。因此對象的本質(zhì)就是包含了一個私有成員變量 isa 的結(jié)構(gòu)體奸例，而 isa 存著的地址就指向著對象所屬的類彬犯。不同的對象有不同的成員變量，編譯后查吊，每個對象的結(jié)構(gòu)體也會存著自己的成員變量的值谐区。
使用命令獲取編譯后的代碼 -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc Coder.m
@interface Coder : Person
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@end
// 編譯后查看 `Coder` 的實現(xiàn)
struct NSObject_IMPL {
Class isa;
};
struct Coder_IMPL {
struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
NSString * _Nonnull _name;
};
之所以成員變量的值存在對象中，這個也很好理解逻卖，每個對象肯定是獨(dú)立存在的宋列，都需要擁有自己的變量值。而變量名稱和方法等等存在什么地方呢评也，就是類了炼杖！
類
類存著成員變量的類型，方法等等盗迟，源碼如下：
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() {
return bits.data();
}
// 省略...
}
首先可以看到的一點(diǎn)是 objc_class 繼承了 objc_object坤邪，因此其實 OC 中的類也可以理解為一種對象，稱之為類對象罚缕，在 legacy 版本中艇纺，對象的結(jié)構(gòu)體中只有一個 isa 指針，指向它的類對象邮弹，而類對象中也有一個 isa 指針黔衡，指向它的元類。modern 版本使用繼承后腌乡，類對象的結(jié)構(gòu)體就繼承了這個優(yōu)化后的 isa 變量盟劫。但對比兩個版本，會發(fā)現(xiàn) modern 版本中除了superclass&cache 与纽，其余的很多變量不在了侣签，并多了一個 bits 變量。
struct class_data_bits_t {
uintptr_t bits;
class_rw_t* data() {
return (class_rw_t *)(bits & FAST_DATA_MASK);
}
// ...
}
這個結(jié)構(gòu)體里面是通過一個位運(yùn)算獲取的指向 class_rw_t 的指針渣锦，可見 bits 存著 class_rw_t 結(jié)構(gòu)體的指針和一些其他信息硝岗。然后把目光轉(zhuǎn)到 class_rw_t 上：
'rw' 和 ro' 分別表示 'readwrite' 和 'readonly'
struct class_rw_t {
// Be warned that Symbolication knows the layout of this structure.
uint32_t flags;
uint32_t version;
const class_ro_t *ro;
method_array_t methods;
property_array_t properties;
protocol_array_t protocols;
// ...
}
可以看到原先 legacy 版本中的方法、屬性和協(xié)議列表就存在這個里面袋毙，這幾個列表可以理解為是二維數(shù)組型檀，是可讀可寫的，包含了類的初始內(nèi)容听盖、分類的內(nèi)容胀溺，二維數(shù)組方便增加裂七。 而這里又有一個 class_ro_t :
struct class_ro_t {
uint32_t flags;
uint32_t instanceStart;
uint32_t instanceSize;
// ....
const char * name;
method_list_t * baseMethodList;
protocol_list_t * baseProtocols;
const ivar_list_t * ivars;
// ....
};
class_ro_t 里面的 baseMethodList、baseProtocols仓坞、ivars背零、baseProperties 可以理解為是一維數(shù)組，是只讀的无埃，包含了類的初始內(nèi)容徙瓶。
從這里我們也能看出分類不能動態(tài)添加成員變量到類對象的原因，分類是通過
runtime加載的嫉称，這時候類結(jié)構(gòu)已經(jīng)確定下來了侦镇，并且這里保存成員變量的內(nèi)存是只讀的。
元類
上面已經(jīng)提到织阅，類對象的 isa 中儲存的地址指向的就算類對象的類壳繁，稱之為元類，元類儲存著對象方法荔棉。也就是說實例方法是儲存在類中的闹炉，類方法是存儲在元類中的。用一個經(jīng)典的圖來表示對象润樱、類和元類的關(guān)系渣触。
圖中已經(jīng)很好的闡述了三者之間的關(guān)系，不過這里需要強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn)壹若。
- 元類的
isa指向的是基類的元類昵观。 - 基類的元類的
superclass指向的是基類
這兩個點(diǎn)很容易被忽略，在一些面試題中經(jīng)常出現(xiàn)舌稀。
