1.准备工作
我们要研究类,所以首先肯定要需要定义几个类,这里我们就定义两个类,并且他们之间最好有继承关系,方便后续探索。
- 继承自NSObject的YSHPerson类
- 继承自YSHPerson的YSHStudent类
- 在main.m文件中定义两个对象
2.元类
什么是元类?
- 以类作为其实例的类。
- 元类的定义和创建都是由编译器完成的。
- 对象的isa指向类,而类其实也是一个对象,我们可以称之为类对象,而类对象的isa则指向了元类。 这么看元类的定义太抽象了,下面我通过lldb结合代码进行分析。
isa走位
由上图分析,我们大致可以得出isa的走位:
- 对象的isa指向类
- 类的isa指向元类
- 元类的isa指向根元类(NSObject)
- 根元类的isa指向自己
3.继承
下面我们来分析一下继承关系,我们分为两种:
- 类的继承关系
通过👇的打印信息,我们可以看出类的继承关系:子类---->父类---->父类的父类---->根类(NSObject)---->nil
2. 元类的继承关系
刚才我们分析了类的继承关系,那我们大胆猜测元类是否也有相应的集成关系呢?老规矩,我们还是先写一个函数,通过信息打印来更加直观的分析。
通过👇的打印信息,我们可以看出来元类之间也是存在继承关系的,但是元类的继承链路和类的继承链路还是有不同的。特殊之处在根元类(NSObject)最后又继承了根类(NSObject) 子元类---->父元类---->父元类的父元类---->根元类(NSObject)---->根类(NSObject)---->nil
4.isa走位&类继承总结
根据上面的探索分析,我们可以得出来那一份肥肠经典的isa&继承走位图
isa走位
- 实例对象(instance of subclass)的isa指向类(class)。
- 类对象(class)isa指向元类(meta class)。
- 元类(meta class)的isa指向根元类(NSObject)(root metal class)。
- 根元类(NSObject)(root meta class)的isa指向自己本身,形成闭环。 继承关系
- 类的继承
- 类(subClass)继承自父类(superClass)。
- 父类(superClass)继承自根类(NSObject)(rootClass)。
- 根类(NSObject)继承自nil,这也是为什么NSObject是根类。
- 元类的继承
- 子类的元类(metal subClass)继承自父类的元类(metal superClass)。
- 父类的元类(metal superClass)继承自根元类(root metal class)。
- 根元类(root metal class)继承自根类(NSObject)(root class)。 特别注意!!!!!
5.类的结构分析
5.1内存偏移
分析类的结构之前,我们需要了解内存偏移,因为我们想要拿到类的内容时,需要通过内存偏移去取。
普通指针
打印结果如下:
a和b都指向10,但是a和b的地址不一样,地址之间相差4字节,因为a和b都是int类型。
- 对象指针
打印结果如下:
p1和p2也是指针,分别指向[YSHPerson alloc]创建的内存地址。 &p1和&p2是指向p1和p2对象指针的地址。
- 数组指针
打印结果如下:
①&c和&c[0]取出来的都是首地址。 ②&c和&c[1]相差4个字节(地址之间差值,取决于存储的数据类型) ③通过首地址+偏移量可以取出数组中的元素,偏移量也就是我们常说的数组下标。内存中首地址移动的字节数 = 偏移量 * 数据类型字节数
5.2类结构探索
通过objc源码,我们可以大致知道objc_class内部大致有哪些东西,如下图所示: ps:因为源码中有很多方法,对我们用处不大,这里已省略。
①isa:虽然此处注释了,但是objc_class继承自objc_object,所以objc_class肯定也是有isa的,占8字节。 ②superclass:Class类型,本质是一个结构体指针,占8字节。 ③cache:是cache_t类型,通过源码我们可以知道cache_t是结构体类型,结构体类型的内存大小是由其内部的属性来决定的。 ④bits:是class_data_bits_t类型,我们无法获取其具体内存大小,只能通过我们上面说的内存偏移去获取bits。
- cache内存大小计算
我们发现cache_t是一个结构体,除去static修饰的属性,其中影响其内存大小的只有👆截图中的两个:_bucketsAndMaybeMask和联合体 我们可以得出cache_t这个结构体的内存大小为8+8=16字节。
- 获取bits
我们在源码中发现了一个很有意思的结构体class_rw_t,这里面有几个我们非常熟悉的属性method_array_t property_array_t property_array_t,不管三七二十一,我先认为属性、方法存在这里面,下面👇我们正式开始验证这个大胆的猜测。
- 属性列表-property_list
我们发现property_list里只有属性,没有成员变量。那么成员变量又会存在哪里呢?下面我们一步一步探索。 PS:属性与成员变量的区别就是有没有set/get方法,如果有,则是属性;如果没有,则是成员变量。
方法列表-methods_list
- 成员变量-ivars
我们获取的ivars属性,通过打印发现 成员列表中除了sex,还有_name和_familyName。
5.2.1属性&成员变量总结
通过@property声明的属性,存储在类的bits-->data()-->properties()-->list,只包含属性
通过{}声明的成员变量,存储在类的bits-->data()-->ro()-->ivars中,除了成员变量,还包括属性定义的_成员变量
- 类方法
经过我们的层层验证,发现我们大胆的猜测都是正确的!!!💪💪💪
5.2.2实例方法&类方法总结
- 类的实例方法存储在bits-->data()-->methods()-->list,其中既包括实例方法,还包括属性的set/get方法。
- 类的类方法存储在元类bits-->data()-->methods()-->list,其中只有类方法。