開始探究

本篇開始正式研究類和isa许布，歸根結(jié)底還是圍繞類展開探索吧彪。研究類其實無非就是研究isa的走位和類的繼承關系這兩個，下面??我們就從isa走位開始進入正題。

本文收錄：<掘金>S_H：isa&類結(jié)構(gòu)探究

準備工作

我們要研究類替蔬，所以首先肯定要需要定義幾個類，這里我們就定義兩個類屎暇，并且他們之間最好有繼承關系承桥，方便后續(xù)探索。

1. 繼承自NSObject的YSHPerson類

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2. 繼承自YSHPerson的YSHStudent類

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3. 在main.m文件中定義兩個對象

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元類

什么是元類根悼？

1. 以類作為其實例的類凶异。
2. 元類的定義和創(chuàng)建都是由編譯器完成的。
3. 對象的isa指向類挤巡，而類其實也是一個對象剩彬，我們可以稱之為類對象，而類對象的isa則指向了元類矿卑。

這么看元類的定義太抽象了喉恋，下面我通過lldb結(jié)合代碼進行分析。

isa走位

由上圖分析母廷，我們大致可以得出isa的走位：

• 對象的isa指向類
• 類的isa指向元類
• 元類的isa指向根元類(NSObject)
• 根元類的isa指向自己

繼承

下面我們來分析一下繼承關系轻黑，我們分為兩種：

1. 類的繼承關系

我們先寫一個函數(shù)，通過信息打印分析一下琴昆。

image.png

通過??的打印信息氓鄙，我們可以看出類的繼承關系：
子類---->父類---->父類的父類---->根類(NSObject)---->nil

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2. 元類的繼承關系

剛才我們分析了類的繼承關系，那我們大膽猜測元類是否也有相應的集成關系呢业舍？老規(guī)矩抖拦，我們還是先寫一個函數(shù)，通過信息打印來更加直觀的分析舷暮。

通過??的打印信息蟋座，我們可以看出來元類之間也是存在繼承關系的，但是元類的繼承鏈路和類的繼承鏈路還是有不同的脚牍。特殊之處在根元類(NSObject)最后又繼承了根類(NSObject)
子元類---->父元類---->父元類的父元類---->根元類(NSObject)---->根類(NSObject)---->nil

image.png

isa走位&類繼承總結(jié)

根據(jù)上面的探索分析，我們可以得出來那一份肥腸經(jīng)典的isa&繼承走位圖

isa流程圖.png

isa走位

• 實例對象(instance of subclass)的isa指向類(class)巢墅。
• 類對象(class)isa指向元類(meta class)诸狭。
• 元類(meta class)的isa指向根元類(NSObject)(root metal class)券膀。
• 根元類(NSObject)(root meta class)的isa指向自己本身，形成閉環(huán)驯遇。

繼承關系

1. 類的繼承

• 類(subClass)繼承自父類(superClass)芹彬。
• 父類(superClass)繼承自根類(NSObject)(rootClass)。
• 根類(NSObject)繼承自nil叉庐，這也是為什么NSObject是根類舒帮。

2. 元類的繼承

• 子類的元類(metal subClass)繼承自父類的元類(metal superClass)。
• 父類的元類(metal superClass)繼承自根元類(root metal class)陡叠。
• 根元類(root metal class)繼承自根類(NSObject)(root class)玩郊。

特別注意！Ｍ髡蟆Ｒ牒臁！兴溜！
不是說OC沒有繼承關系嗎侦厚？此處說的繼承關系是對象的繼承關系，而非類拙徽。類是有繼承關系的刨沦。
當然還有哪些不明白的歡迎加入iOS交流群！

類的結(jié)構(gòu)分析

內(nèi)存偏移

分析類的結(jié)構(gòu)之前膘怕，我們需要了解內(nèi)存偏移想诅，因為我們想要拿到類的內(nèi)容時，需要通過內(nèi)存偏移去取淳蔼。

• 普通指針

image.png

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a和b都指向10侧蘸，但是a和b的地址不一樣，地址之間相差4字節(jié)鹉梨，因為a和b都是int類型讳癌。

• 對象指針

image.png

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p1和p2也是指針，分別指向[YSHPerson alloc]創(chuàng)建的內(nèi)存地址存皂。
&p1和&p2是指向p1和p2對象指針的地址晌坤。

• 數(shù)組指針

image.png

①&c和&c[0]取出來的都是首地址。
②&c和&c[1]相差4個字節(jié)（地址之間差值旦袋，取決于存儲的數(shù)據(jù)類型）
③通過首地址+偏移量可以取出數(shù)組中的元素骤菠，偏移量也就是我們常說的數(shù)組下標。
內(nèi)存中首地址移動的字節(jié)數(shù) = 偏移量 * 數(shù)據(jù)類型字節(jié)數(shù)

類結(jié)構(gòu)探索

通過objc源碼疤孕，我們可以大致知道objc_class內(nèi)部大致有哪些東西商乎，如下圖所示：

image.png

①isa：雖然此處注釋了鲜戒，但是objc_class繼承自objc_object，所以objc_class肯定也是有isa的抹凳，占8字節(jié)遏餐。
②superclass：Class類型，本質(zhì)是一個結(jié)構(gòu)體指針赢底，占8字節(jié)失都。
③cache：是cache_t類型，通過源碼我們可以知道cache_t是結(jié)構(gòu)體類型幸冻，結(jié)構(gòu)體類型的內(nèi)存大小是由其內(nèi)部的屬性來決定的粹庞。
④bits：是class_data_bits_t類型，我們無法獲取其具體內(nèi)存大小嘁扼，只能通過我們上面說的內(nèi)存偏移去獲取bits信粮。

1. cache內(nèi)存大小計算

image.png

我們發(fā)現(xiàn)cache_t是一個結(jié)構(gòu)體，除去static修飾的屬性趁啸，其中影響其內(nèi)存大小的只有??截圖中的兩個：_bucketsAndMaybeMask和聯(lián)合體 我們可以得出cache_t這個結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存大小為8+8=16字節(jié)强缘。

2. 獲取bits

在通過內(nèi)存偏移獲取bits內(nèi)容前，我們先看下源碼不傅。
我們底層探索的思路就是：大膽猜測旅掂、小心驗證!!!

我們在源碼中發(fā)現(xiàn)了一個很有意思的結(jié)構(gòu)體class_rw_t，這里面有幾個我們非常熟悉的屬性method_array_t property_array_t property_array_t访娶，不管三七二十一商虐，我先認為屬性、方法存在這里面崖疤，下面??我們正式開始驗證這個大膽的猜測秘车。

• 屬性列表-property_list

我們首先從屬性列表開始探索，具體分析如下圖所示：

類結(jié)構(gòu)-屬性.png

我們發(fā)現(xiàn)property_list里只有屬性劫哼，沒有成員變量叮趴。那么成員變量又會存在哪里呢？下面我們一步一步探索权烧。
PS：屬性與成員變量的區(qū)別就是有沒有set/get方法眯亦，如果有，則是屬性般码；如果沒有妻率，則是成員變量。

• 方法列表-methods_list

探索方法列表的方式同屬性列表板祝，lldb具體步驟如下圖所示：
我們會發(fā)現(xiàn)在方法列表里只有實例方法和屬性的set/get方法宫静，并沒有類方法

• 成員變量-ivars

剛才分析屬性列表時，我們遺留了一個問題，property_list中只有屬性囊嘉，那么成員變量存在哪里了呢温技？ 通過查看class_rw_t的源碼發(fā)現(xiàn)，其中除了methods扭粱、properties、protocols震檩，還有一個ro琢蛤，通過查看class_ro_t源碼，我們發(fā)現(xiàn)其有一個ivar_list_t類型的ivars屬性抛虏。
我們再次做次做出大膽猜測：成員變量是否存儲在這個ivar_list_t類型的ivars屬性中呢博其？下面我們就繼續(xù)小心驗證。
下面??就是lldb步驟：

我們獲取的ivars屬性迂猴，通過打印發(fā)現(xiàn) 成員列表中除了sex慕淡，還有_name和_familyName。

屬性&成員變量總結(jié)

• 通過@property聲明的屬性沸毁，存儲在類的bits-->data()-->properties()-->list峰髓，只包含屬性
• 通過{}聲明的成員變量，存儲在類的bits-->data()-->ro()-->ivars中息尺，除了成員變量携兵，還包括屬性定義的_成員變量

• 類方法

剛才我們分析methods_list時，也遺留了一個問題搂誉，發(fā)現(xiàn)類的methods里只有實例方法徐紧，并沒有類方法，那么類方法又是存儲在哪里呢炭懊？
在最開始我們分析isa走位的時候并级，提到了元類的概念，元類是用來存儲類的信息的侮腹。 那么我們就又可以大膽猜測了：類方法是否就是存儲在元類的methods_list里呢嘲碧？
下面??是我們進行l(wèi)ldb驗證的步驟：

經(jīng)過我們的層層驗證，發(fā)現(xiàn)我們大膽的猜測都是正確的？Ｑ教丁！??????

實例方法&類方法總結(jié)

• 類的實例方法存儲在bits-->data()-->methods()-->list至非，其中既包括實例方法钠署，還包括屬性的set/get方法。

• 類的類方法存儲在元類bits-->data()-->methods()-->list荒椭，其中只有類方法谐鼎。

總結(jié)

學習其實就是一個探索的過程中，在實操中一步一步驗證我們的大膽猜測趣惠，這樣的學習方法只有一個壞處狸棍，那就是提升我們對知識的理解程度和加深對知識掌握的印象身害。

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