iOS 類的結構分析(二)

1. 類對象獲取

LSPerson *person = [[LSPerson alloc] init];
NSLog(@"[person class] = %@, isMetaClass=%d", [person class], class_isMetaClass([person class]));
NSLog(@"[LSPerson class] = %@, isMetaClass=%d", [LSPerson class], class_isMetaClass([LSPerson class]));

output:
//[person class] = LSPerson, isMetaClass=0
//[LSPerson class] = LSPerson, isMetaClass=0

根據(jù)以上代碼可以看到不管是對象調用class方法還是類調用class方法，得到的都是類對象睛榄，且不是元類對象荣茫，那么class底層是如何實現(xiàn)的呢？

class源碼

+ (Class)class {
    return self;
}

- (Class)class {
    return object_getClass(self);
}

可以看到class的類方法直接返回調用類的類對象场靴；實例方法調用object_getClass且參數(shù)為實例對象啡莉。

object_getClass源碼

Class object_getClass(id obj)
{
    if (obj) return obj->getIsa();
    else return Nil;
}

獲取當前對象的isa并返回港准，之前已經分析過對象的isa指向當前的類對象。

總結：不管是對象調用class方法還是類調用class方法咧欣，返回的都是類對象浅缸。

2. 獲取元類對象

那么如何獲取元類對象呢？在runtime中有objc_getMetaClass(const char * _Nonnull name)魄咕，參數(shù)是類名稱的c語言字符串

const char *className = [NSStringFromClass([LSPerson class]) UTF8String];
Class metaClass = objc_getMetaClass(className);
        
NSLog(@"LSPerson metaClass = %@, isMetaClass=%d", metaClass, class_isMetaClass(metaClass));

output:
//LSPerson metaClass = LSPerson, isMetaClass=1

objc_getMetaClass源碼

Class objc_getMetaClass(const char *aClassName)
{
    Class cls;

    if (!aClassName) return Nil;

    //根據(jù)類對象名稱字符串獲取類對象
    cls = objc_getClass (aClassName);
    if (!cls)
    {
        _objc_inform ("class `%s' not linked into application", aClassName);
        return Nil;
    }

    //返回類對象的isa指針指向 即元類對象
    return cls->ISA();
}

objc_getClass源碼根據(jù)字符串獲取類

Class objc_getClass(const char *aClassName)
{
    if (!aClassName) return Nil;

    // NO unconnected, YES class handler
    return look_up_class(aClassName, NO, YES);
}

3. isKindOfClass和isMemberOfClass

isKindOfClass的對象方法和類方法

- (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
    for (Class tcls = [self class]; tcls; tcls = tcls->superclass) {
        if (tcls == cls) return YES;
    }
    return NO;
}

+ (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
    for (Class tcls = self->ISA(); tcls; tcls = tcls->superclass) {
        if (tcls == cls) return YES;
    }
    return NO;
}

分析：
- (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls對象方法,首先獲取對象的類對象tcls和要比較的對象cls進行比較疗杉，如果不想等則遞歸比較tcls的父類。
+ (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls類方法蚕礼，首先獲取類的isa指針的指向烟具，即元類tcls與要比較的cls進行比較，如果不想等奠蹬，則遞歸查找tcls的父類進行比較

isMemberOfClass的對象方法和類方法

- (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    return [self class] == cls;
}

+ (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    return self->ISA() == cls;
}

分析：
- (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls對象方法朝聋，比較對象的類對象和cls是否想等。
+ (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls類方法囤躁，獲取類對象的元類和cls比較是否想等冀痕。

題目解析：

//---類方法調用
BOOL re1 = [(id)[NSObject class] isKindOfClass:[NSObject class]];
//獲取[NSObject class]的元類和[NSObject class]進行比較，不相等狸演，則 
//查找[NSObject class]的元類的父類言蛇，根元類的父類指向根類，都為 
//[NSObject class]所以相等宵距，結果為1

BOOL re2 = [(id)[NSObject class] isMemberOfClass:[NSObject class]];     
//獲取[NSObject class]的元類和[NSObject class]比較腊尚，不相等，結果為0

BOOL re3 = [(id)[LSPerson class] isKindOfClass:[LSPerson class]];  
//獲取[LSPerson class]的元類和[LSPerson class]進行比較满哪，不相等
//則查找[LSPerson class]的元類的父類為根元類婿斥，和[LSPerson class]進行比較，不相等
//根元類的父類指向根類哨鸭，和[LSPerson class]進行比較民宿，不相等
//根類的父類指向nil，結果為0

BOOL re4 = [(id)[LSPerson class] isMemberOfClass:[LSPerson class]];       
//獲取[LSPerson class]的元類和[LSPerson class]比較像鸡，不相等活鹰，結果為0

//---實例方法調用
BOOL re5 = [(id)[NSObject alloc] isKindOfClass:[NSObject class]];
//獲取[NSObject alloc]的類對象[[NSObject alloc] class] 和 [NSObject class]比較相等，結果為1

BOOL re6 = [(id)[NSObject alloc] isMemberOfClass:[NSObject class]];     
//比較[NSObject alloc]的類對象[[NSObject alloc] class] 和 [NSObject class]相等只估，結果為1

BOOL re7 = [(id)[LSPerson alloc] isKindOfClass:[LSPerson class]];
//比較[LSPerson alloc]的類對象[[LSPerson alloc] class] 和 [LSPerson class]相等志群，結果為1

BOOL re8 = [(id)[LSPerson alloc] isMemberOfClass:[LSPerson class]];       
//比較[LSPerson alloc]的類對象[[LSPerson alloc] class] 和 [LSPerson class]相等，結果為1

注意：
不管是根據(jù)斷點源碼還是根據(jù)查看匯編仅乓，在調用isKindOfClass時并沒有走到NSObject.mm中的isKindOfClass對象方法和類方法赖舟，反而走的是objc_opt_isKindOfClass，這是因為llvm對一些不經常重寫的方法進行了優(yōu)化夸楣，如果重寫了宾抓，則進行msgSend消息發(fā)送流程子漩。

llvm中對部分方法進行轉發(fā)

// This is the table of ObjC "accelerated dispatch" functions.  They are a set
// of objc methods that are "seldom overridden" and so the compiler replaces the
// objc_msgSend with a call to one of the dispatch functions.  That will check
// whether the method has been overridden, and directly call the Foundation 
// implementation if not.  
// This table is supposed to be complete.  If ones get added in the future, we
// will have to add them to the table.
const char *AppleObjCTrampolineHandler::g_opt_dispatch_names[] = {
    "objc_alloc",
    "objc_autorelease",
    "objc_release",
    "objc_retain",
    "objc_alloc_init",
    "objc_allocWithZone",
    "objc_opt_class",
    "objc_opt_isKindOfClass",
    "objc_opt_new",
    "objc_opt_respondsToSelector",
    "objc_opt_self",
};

objc_opt_isKindOfClass源碼

// Calls [obj isKindOfClass]
BOOL
objc_opt_isKindOfClass(id obj, Class otherClass)
{
#if __OBJC2__
    printf("objc_opt_isKindOfClass(id obj, Class otherClass)");
    if (slowpath(!obj)) return NO;
    Class cls = obj->getIsa();
    if (fastpath(!cls->hasCustomCore())) {
        for (Class tcls = cls; tcls; tcls = tcls->superclass) {
            if (tcls == otherClass) return YES;
        }
        return NO;
    }
#endif
    return ((BOOL(*)(id, SEL, Class))objc_msgSend)(obj, @selector(isKindOfClass:), otherClass);
}

分析：如果是objc2，則根據(jù)傳入對象的isa獲取到Class cls石洗，此處如果傳入實例對象則獲取類對象幢泼，如果傳入類對象，則獲取元類讲衫，然后遞歸cls及其父類缕棵，和otherClass進行比較。

4. `class_getClassMethod`底層實現(xiàn)

Method class_getClassMethod(Class cls, SEL sel)
{
    if (!cls  ||  !sel) return nil;

    return class_getInstanceMethod(cls->getMeta(), sel);
}

Class getMeta() {
        if (isMetaClass()) return (Class)this;
        else return this->ISA();
    }

可以看到涉兽，獲取類方法其實是根據(jù)類找到元類招驴，然后去元類中找實例方法，從而側面證明了枷畏，在OC中區(qū)分的對象方法和類方法别厘，其實在C和C++層面并沒有區(qū)分，都是方法拥诡，只是存儲的位置不一樣触趴。

class_getInstanceMethod源碼

Method class_getInstanceMethod(Class cls, SEL sel)
{
    if (!cls  ||  !sel) return nil;

    // This deliberately avoids +initialize because it historically did so.

    // This implementation is a bit weird because it's the only place that 
    // wants a Method instead of an IMP.

#warning fixme build and search caches
        
    // Search method lists, try method resolver, etc.
    lookUpImpOrForward(nil, sel, cls, LOOKUP_RESOLVER);

#warning fixme build and search caches

    return _class_getMethod(cls, sel);
}

static Method _class_getMethod(Class cls, SEL sel)
{
    mutex_locker_t lock(runtimeLock);
    return getMethod_nolock(cls, sel);
}

static method_t *
getMethod_nolock(Class cls, SEL sel)
{
    method_t *m = nil;

    runtimeLock.assertLocked();

    // fixme nil cls?
    // fixme nil sel?

    ASSERT(cls->isRealized());
    
    while (cls  &&  ((m = getMethodNoSuper_nolock(cls, sel))) == nil) {
        cls = cls->superclass;
    }

    return m;
}

注意：while循環(huán)是從cls開始，遞歸其父類進行查找渴肉，所以如果在元類中查找類方法冗懦，直到根元類仍沒有找到，則因為根元類的父類為根類即NSObject仇祭，如果在NSObject中實現(xiàn)了同名的對象方法披蕉，仍然不會報錯。

image.png

如上圖所示前塔，如果調用[LSStudent sleep];,并不會報unrecognized selector sent to class的錯誤嚣艇，反而會調用根類中的- (void)sleep實例方法承冰。

iOS 類的結構分析(二)

1. 類對象獲取

2. 獲取元類對象

3. isKindOfClass和isMemberOfClass

4. class_getClassMethod底層實現(xiàn)

4. `class_getClassMethod`底層實現(xiàn)