03-isa指针 & superclass指针

实例（instance）对象

实例对象是通过alloc出来的对象，每次alloc都会产生一个新的实例对象；实例对象的存储信息：

• isa指针
  
• 其他的成员变量
  
• ...

NSObject *obj1 = [[NSObject alloc] init];
NSObject *obj2 = [[NSObject alloc] init];

obj1和obj2是NSObject的实例对象，是两个不同的对象，占据着两块不同的内存空间；

类（class）对象

每个类在内存中有且只有一个class对象；类对象的存储信息：

• isa指针
  
• superclass指针
  
• 类的属性信息（@property）
  
• 类的对象方法信息（instancemethod）
  
• 类的协议信息（protocol）
  
• 类的成员变量信息（ivar）
  
• ...
  

Class objCls1 = [obj1 class];
Class objCls2 = [obj2 class];
Class objCls3 = [NSObject class];
Class objCls4 = object_getClass(obj1);
Class objCls5 = object_getClass(obj2);
Class objCls6 = objc_getClass("NSObject");
NSLog(@"实例对象 - %p - %p",
      obj1, obj2);
NSLog(@"类对象 - %p - %p - %p - %p - %p - %p",
      objCls1, objCls2, objCls3, objCls4, objCls5, objCls6);

运行结果

实例对象 - 0x100682040 - 0x100680720
类对象 - 0x7fff8897a008 - 0x7fff8897a008 - 0x7fff8897a008 - 0x7fff8897a008 - 0x7fff8897a008 - 0x7fff8897a008

objCls1 - objCls6都是NSObject的类对象，它们是同一个对象；

元类（meta-class）对象

每个类在内存中有且只有一个meta-class对象；元类对象的存储信息：

• isa指针
  
• superclass指针
  
• 类的类方法信息
  
• ...

Class metaCls1 = object_getClass(objCls1);
Class metaCls2 = object_getClass(objCls2);
Class metaCls3 = objc_getMetaClass("NSObject");
NSLog(@"元类对象 - %p - %p - %p", metaCls1, metaCls2, metaCls3);
NSLog(@"%d", class_isMetaClass(metaCls1));

运行结果

元类对象 - 0x7fff88979fe0 - 0x7fff88979fe0 - 0x7fff88979fe0
1

isa指针

通过之前OC的底层实现，我们知道了NSObject的底层编译是NSObject_IMPL结构体，结构体内部是一个Class类型的isa，而Class类型为objc_class结构体指针，故isa也是一个指针；

@interface Person : NSObject
- (void)instanceMethod;
+ (void)classMethod;
@end

实例对象的isa指向类对象（class）

当我们调用Person中instanceMethod方法时，通过实例对象的isa找到class，最后找到instanceMethod方法进行调用；

类对象的isa指向元类对象（meta-class）

当我们调用Person中classMethod时，通过class的isa找到元类对象，最后找到classMethod方法进行调用；

类对象的superclass指针

@interface Person : NSObject
- (void)instanceMethod;
@end
@interface Student : Person
@end

当我们调用Student的instanceMethod方法时，先通过Student的isa找到class对象，然后通过superclass找到Person的class，最后找到instanceMethod实例方法进行调用；元类对象的superclass指针

@interface Person : NSObject
+ (void)classMethod;
@end
@interface Student : Person
@end

当我们调用Student的classMethod方法时，先通过Student的isa找到meta-class对象，然后通过superclass找到Person的meta-class，最后找到classMethod类方法进行调用；

isa指针 & supercalss指针

通过下方这张图，我们来分析一下整个查找流程

虚线代表isa指针，实现代表superclass指针；

• instance的isa指向class；
• class的isa指向meta-class；
• meta-class的isa指向基类的meta-class；
• class的superclass指向父类的class，如果没有父类，superclass指针为nil；
• meta-class的superclass指向父类的meta-class；
• 基类的meta-class的superclass指向基类的class；
• instance调用对象方法的轨迹：通过isa找到class，方法不存在，就通过superclass找父类class；
• 调用类方法的轨迹：通过isa找meta-class，方法不存在，就通过superclass找父类；
  

调用方法的时候，如果寻找上层依旧找不到，会报一个很经典的错误unrecognized selector sent to instance；

此处还有一个注意点，注意看图中warn那条线，当基类的meta-class对象查找类方法如果不存在的话，会向基类的类对象里面去找，具体意思是什么？可以参考下方的示例：

@interface Person : NSObject
+ (void)test;
@end
@implementation Person
@end
@interface NSObject (Extention)
@end
@implementation NSObject (Extention)
- (void)test {
    NSLog(@"NSObject - (void)test");
}
@end

调用test方法

[Person test];

运行结果

NSObject - (void)test

当我们调用test类方法的时候，发现在元类对象meta-class以及元类基类对象meta-class中都无法查找到，这个时候就会去类的基类对象class里面去找，执行到了类的基类对象class里面的实例方法，故调用了NSObject里面的test实例方法；