比較簡單的一篇英文，重點是講解meta-class。翻譯下，加深理解。

原文標題：What is a meta-class in Objective-C?

原文地址：http://www.cocoawithlove.com/2010/01/what-is-meta-class-in-objective-c.html

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本篇將會探討一個在Objective-C中相對陌生的概念 -- meta-class。OC中的每一個類都會有一個與之相關聯的meta class，但是你卻幾乎永遠也不會直接使用到，它們始終籠罩著一層神秘的面紗。筆者將以運行時動態創建一個class為引，通過剖析創建的class pair來弄明白到底meta-class是什么以及更深入的了解它對于OC中對象、類的意義。

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在運行時創建類

以下代碼演示運行時創建一個NSError的子類，同時添加一個實例方法給它：

Class newClass =  objc_allocateClassPair([NSError class], "RuntimeErrorSubclass", 0);  
class_addMethod(newClass, @selector(report), (IMP)ReportFunction, "v@:");  
objc_registerClassPair(newClass);

函數ReportFunction就是添加的實例方法的具體實現，如下：

void?ReportFunction(id?self,?SEL?_cmd)??
{??NSLog(@"This?object?is?%p.",self);??NSLog(@"Class?is?%@,?and?super?is?%@.",[self?class],[self?superclass]);??Class?currentClass?=?[self?class];??for(?int?i?=?1;?i?<?5;?++i?)??{??NSLog(@"Following?the?isa?pointer?%d?times?gives?%p",i,currentClass);??currentClass?=?object_getClass(currentClass);??}??NSLog(@"NSObject's?class?is?%p",?[NSObject?class]);??NSLog(@"NSObject's?meta?class?is?%p",object_getClass([NSObject?class]));??
}??

看起來一切都很簡單，運行時創建類只需要三步：
1、為"class pair"分配空間（使用objc_allocateClassPair).
2、為創建的類添加方法和成員（上例使用class_addMethod添加了一個方法）。

3、注冊你創建的這個類，使其可用(使用objc_registerClassPair)。

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估計讀者馬上就要問：什么是“class pair"? objc_allocateClassPair只返回一個值：Class。那么pair的另一半在哪里呢？

是的，估計你已經猜到了這個另一半就是meta-class，也就是這篇短文的標題，但是要解釋清楚它是什么，為什么需要它，還需要交代下OC的對象與類的相關背景。

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一個數據結構何以成為一個對象？

每個對象都會有一個它所屬的類。這是面向對象的基本概念，但是在OC中，這對所有數據結構有效。任何數據結構，只要在恰當的位置具有一個指針指向一個class，那么，它都可以被認為是一個對象。
在OC中，一個對象所屬于哪個類，是由它的isa指針指向的。這個isa指針指向這個對象所屬的class。

實際上，OC中對象的定義是如下的樣子：

typedef?struct?objc_object?{??Class?isa;??
}*id;?

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這個定義表明：任何以一個指向Class的指針作為首個成員的數據結構都可以被認為是一個objc_object.

最重要的特性就是，你可以向OC中的任何對象發送消息，如下這樣：

【@”stringValue"?writeToFile:@"/file.txt?atomically:YES?
encoding:?NSUTF8StringEncoding?error:NULL];??

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運行原理就是，當你向一個OC對象發送消息時（上文的@“stringValue”），運行時庫會根據對象的isa指針找到這個對象所屬的類（上文為例，會找到NSCFString類).這個類會包含一個所有實例方法的列表及一個指向superclass的指針以便可以找到父類的實例方法。運行時庫會在類的方法列表以及父類（們）的方法列表中尋找符合這個selector（上文為例，這個selector是"writeToFile:atomically:encoding:error"）的方法。找到后即運行這個方法。關鍵點就是類要定義這個你發送給對象的消息。

什么是meta-class？
至此，你可能已經知道，一個OC的類其實也是一個對象，意思就是你可以向一個類發送消息。

NSStringEncoding defaultStringEncoding = [NSString defaultStringEncoding];

在這個例子中，defaultStringEncoding 被發送給了NSString類。因為每一個OC的類本身也是一個對象。也就是說Class的數據結構必然也是以isa指針開始的在二進制級別上與objc_object是完全兼容的。然后一個類結構的下一個字段一定是一個指向super class的指針（或者指向nil，對于基類而言）。
一個類如何定義有很多方法，依賴于你的運行時庫版本，但是不管哪種方法，他們都是以一個isa作為第一個字段，接著是superclass字段。

typedef?struct?objc_class?*Class;??
struct?objc_class{??Class?isa;??Class?super_class;??/*followed?by?runtime?specific?details...*/??
};??

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為了可以調用類方法，這個類的isa指針必須指向一個包含這些類方法的類結構體。
這樣就引出了meta-class的概念：meta-class是一個類對象的類。
簡單解釋下：
? ? ? ?當你向一個對象發送消息時，runtime會在這個對象所屬的那個類的方法列表中查找。
? ? ? ?當你向一個類發送消息時，runtime會在這個類的meta-class的方法列表中查找。
meta-class之所以重要，是因為它存儲著一個類的所有類方法。每個類都會有一個單獨的meta-class，因為每個類的類方法基本不可能完全相同。

meta-class的類又是什么呢？

meta-class，就像Class一樣，也是一個對象。你依舊可以向它發送消息調用函數，自然的，meta-class也會有一個isa指針指向其所屬類。所有的meta-class使用基類的meta-class作為他們的所屬類。具體而言，任何NSObject繼承體系下的meta-class都使用NSObject的meta-class作為自己所屬的類。
根據這個規則，所有的meta-class使用基類的meta-class作為它們的類，而基類的meta-class也是屬于它自己，也就是說基類的meta-class的isa指針指向它自己。（譯：完美的閉環）

類和meta-class的繼承

就像一個類使用super_class指針指向自己的父類一樣，meta-class的super_class會指向類的super_class的meta-class。一直追溯到基類的meta-class，它的super_class會指向基類自身。（譯：萬物歸根)
這樣一來，整個繼承體系中的實例、類和meta-class都派生自繼承體系中的基類。對于NSObject繼承體系來說，NSObject的實例方法對體系中所有的實例、類和meta-class都是有效的；NSObject的類方法對于體系中所有的類和meta-class都是有效的。
用文字描述總會讓人迷糊，Greg Parker給出了一份精彩的圖譜來展示這些關系：
點擊打開鏈接

實驗證明：

為了證實以上的論述，讓我們查看下開篇代碼中ReportFunction的輸出。這個函數的目的就是沿著isa指針進行打印。
為了運行ErportFunction，我們需要創建一個實例，并調用report方法。

id?instanceOfNewClass?=?[[newClass?alloc]initWithDomain:@"some?Domain"?code:0?userInfo:nil];??
[instanceOfNewClass?performSelector:@"report)];??
[instanceOfNewClass?release];??

因為我們并沒有對report方法進行聲明，所以我們使用performSelector進行調用，這樣避免編譯器警告。

然后ReportFunction函數會沿著isa進行檢索，來告訴我們class，meta-class以及meta-class的class是什么樣的情況：

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【注：ReportFunction使用object_getClass來獲取isa指針指向的類，因為isa指針是一個受保護成員，你不能直接訪問其他對象的isa指針。ReportFunction沒有使用class方法是因為在一個類對象上調用這個方法是無法獲得meta-class的，它只是返回這個類而已。（所以[NSString class]只是返回NSString類，而不是NSString的meta-class]
以下是程序的輸出：

This?object?is?0x10010c810.??
Class?is?RuntimeErrorSubclass,?and?super?is?NSError.??
Followingthe?isa?pointer?1times?gives?0x10010c600??
Followingthe?isa?pointer?2times?gives?0x10010c630??
Followingthe?isa?pointer?3times?gives?0x7fff71038480??
Followingthe?isa?pointer?4times?gives?0x7fff71038480??
NSObject's?class?is?0x7fff710384a8??
NSObject's?meta?class?is?0x7fff71038480??

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觀察通過isa獲得的地址：
對象的地址是 ? ? ?0x10010c810.
類的地址是 ? ? ? ? 0x10010c600.
類的meta-class地址是 ?0x10010c630.
類的meta-class的類地址是 ? ? ? ? ? ? ? ? 0x7fff71038480.（即NSOjbect的meta-class）
NSObject的meta-class的類地址是它自身。
這些地址的值并不重要，重要的是它們說明了文中討論的從類到meta-class到NSObject的meta-class的整個流程。

結論：

meta-class是類對象的類，每個類都有自己單獨的meta-class。所有的類對象并不會屬于同一個meta-class。
meta-class要保證類對象具有繼承體系中基類的所有實例和類方法，以及繼承體系中的所有中間類方法。對于所有NSObject繼承體系下的類，NSObject的實例方法和協議方法對他們和他們meta-class的對象都要有效。
所有的meta-class使用基類的meta-class作為自己的基類，對于頂層基類的meta-class也是一樣，只是它指向自己而已