前言

之前我們已經探索得出對象的本質就是一個帶有isa指針的結構體，這篇文章來分析一下類的結構以及類的底層原理。

類的本質

類的本質

我們在main函數中寫入以上代碼，然后利用clang對其進行反編譯，可以得到c++文件

可以看到底層使用Class接收，接下來找到Class的定義

發現Class在底層定義為一個名為objc_class的結構體

查找objc_class，發現它繼承自objc_object

可以得出：類的本質是objc_class類型的結構體，objc_class繼承自objc_object，因此可以一句話概括——萬物皆對象

objc_class&objc_object、objc&NSObject的關系

objc_object和NSObject

為什么說繼承自objc_object就滿足萬物皆對象？

我們看到NSObject的定義

對比objc_object的定義：

仔細比較可以看出：

• 其實NSObject是objc_object的仿寫，和objc_object的定義是一樣的，在底層會編譯成objc_object

• 同理NSObject類是OC版本的objc_class

而之前我們學習過的NSObject_IMPL則是NSObject編譯到objc_object的中間產物，并且實例偽繼承自NSObject_IMPL，正如繼承objc_object的皆為對象。

objc_class&objc_object

從上文我們已經得知：objc_class繼承自objc_object，我們尋找objc_object的定義

可以找到兩個定義：第一個位于objc.h，沒有被廢除，從編譯的main-arm64.cpp中可以看到，使用的這個版本的objc_object。第二個位于objc-privat.h

總結objc_class與objc_object的關系如下：

• 結構體類型objc_class繼承自objc_object類型，其中objc_object也是一個結構體，且有一個isa屬性，所以objc_class也擁有了isa屬性

• mian-arm64.cpp底層編譯文件中，NSObject中的isa在底層是由Class 定義的，其中class的底層編碼來自 objc_class類型，所以NSObject也擁有了isa屬性

• NSObject是一個類，用它初始化一個實例對象objc，objc 滿足objc_object的特性（即有isa屬性），主要是因為isa 是由 NSObject 從objc_class繼承過來的，而objc_class繼承自objc_object，objc_object 有isa屬性。所以對象都有一個isa，isa表示指向，來自于當前的objc_object

• objc_object（結構體）是當前的根對象，所有的對象都有這樣一個特性objc_object，即擁有isa屬性

objc_object 與 對象的關系

• 所有的對象都是以 objc_object 為模板繼承過來的

• 所有的對象是來自 NSObject（OC），但是真正到底層的是一個objc_object（C/C++）的結構體類型

• objc_object 與 對象的關系 是 繼承關系

總結

所有的對象 + 類 + 元類 都有isa屬性

所有的對象都是由objc_object繼承來的

簡單概括就是萬物皆對象，萬物皆來源于objc_object，有以下兩點結論：

• 所有以 objc_object為模板創建的對象，都有isa屬性

• 所有以 objc_class為模板創建的類，都有isa屬性

在結構層面可以通俗的理解為上層OC與底層的對接：

• 下層是通過結構體定義的模板，例如objc_class、objc_object

• 上層是通過底層的模板創建的一些類型，例如TCJPerson

objc_class、objc_object、isa、object、NSObject等的整體的關系，如下圖：

類的結構

從objc_class的定義可以得出，類有4個屬性：

• Class ISA：類對象與實例對象一樣，同樣有isa指針，類對象的isa指針關聯著元類，Class本身就是一個指針，占用8字節（這個屬性是繼承自objc_object的）

• Class superclass：即類的父類，Class類型，占用8個字節

• cache_t cache

cache_t是一個結構體，內存長度由所有元素決定：_bucketsAndMaybeMask是long類型,它是一個指針，占用8字節； mask_t是個uint32_t類型，_mask占用4字節；因_occupied和_flags都是uint16_t類型，uint16_t是 unsigned short 的別名，所以_occupied占用2字節；flags占用2字節=>cache_t占用16字節。這個屬性其實是用來保存方法緩存的，后續博客中會詳細介紹。

• class_data_bits_t bits

class_data_bits_t bits

class_data_bits_t bits這個屬性用來存數據，類的屬性和方法就保存在這里。可以看到objc_class中有一個class_rw_t *data()方法。

class_rw_t是在運行時生成的，它在realizeClass中生成，它包含了class_ro_t.它在_objc_init方法中關于dyld的回調的map_images中最終將分類的方法與協議都插入到自己的方法列表、協議列表中.它不包含成員變量列表，因為成員變量列表是在編譯期就確定好的，它只保存在class_ro_t中.不過，class_rw_t中包含了一個指向class_ro_t的指針

類的屬性方法

類的屬性

通過LLDB調試我們可以發現，bits當中存儲的信息類型是class_rw_t，是一個結構體類型，在這個結構體中有提供相應的方法去獲取屬性列表、方法列表等。

通過LLDB進一步調試可以發現，這個屬性列表中只有屬性，沒有成員變量。屬性與成員變量的區別就是有沒有set、get方法，如果有，則是屬性，如果沒有，則是成員變量。

除此之外，class_rw_t中有個屬性class_ro_t，class_ro_t是在編譯期生成的，它存儲了當前類在編譯期就已經確定的屬性、方法以及協議，它里面沒有分類中定義的方法和協議。而成員變量就存放在ro的ivars里面

總結如下：

• 通過{}定義的成員變量，會存儲在類的bits屬性中，通過bits --> data() -->ro() --> ivars獲取成員變量列表，除了包括成員變量，還包括屬性定義的成員變量

• 通過@property定義的屬性，也會存儲在bits屬性中，通過bits --> data() --> properties() --> list獲取屬性列表，其中只包含屬性

類的方法

類的實例方法存儲在類的bits屬性中，通過bits --> methods() --> list獲取實例方法列表，參觀游客實例方法，方法列表中還包含屬性的set方法和get方法，以及系統在底層添加的C++的.cxx_destruct方法。

類的類方法存儲在元類的bits屬性中，通過元類bits --> methods() --> list獲取類方法列表。

結論

• 成員變量存放在ivar

• 屬性存放在property，同時也會存一份在ivar，并生成setter、getter方法

• 對象方法存放在類里面

• 類方法存放在元類里面

補充

類存在幾份

由于類的信息在內存中永遠只存在一份，所以 類對象只有一份。

isKindOfClass和isMerberOfClass的理解

對于isMerberOfClass，方法會對比元類或類本身與某個類（元類還是類取決于類方法還是實例方法，總之就是取isa指針指向的東西）

而對于isKindOfClass，走以下邏輯：

最后給出一張isa的走位圖，實現為superclass指向，虛線為isa指向