http://blog.ibireme.com/2013/11/25/objc-object/
Objective-C的runtime是开源的，源码可以在苹果官网下载到：objc4。
在objc4-532.2以后，苹果把NSObject的实现也挪进来了。想要了解NSObject底层实现终于不用去抠GNUstep了～
好了，下面正文：
1.id和Class的定义
runtime里面，声明了id和Class的类型，简化一下如下：
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struct objc_class { struct objc_class *isa; }; struct objc_object { struct objc_class *isa; }; typedef struct objc_class *Class; //类 (class object) typedef struct objc_object *id; //对象 (instance of class) |
在objc中，id代表了一个对象。根据上面的声明，凡是首地址是*isa的struct指针，都可以被认为是objc中的对象。运行时可以通过isa指针，查找到该对象是属于什么类(Class)。
2.运行时的实现方式
根据上面的说法，类对象(Class)同样也算是对象，那它的isa又是指向了什么呢？为了了解这些东西是怎么回事，这里写一个简单的类NyanCat，并且用C重写一遍，看看编译器在底层到底是如何实现的。
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@interface NyanCat : NSObject { int age; NSString *name; } - (void)nyan; + (void)nyan; @end @implementation NyanCat - (void)nyan1 { printf("instance nyan~"); } + (void)nyan2 { printf("class nyan~"); } @end |
上面是一个简单的类，有两个instance variable，有一个类方法、一个实例方法。
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clang -rewrite-objc NyanCat.m |
在终端执行上面这一条语句，让clang将该类重写为cpp代码，我们就能查看到大概底层的实现机制了(实际编译的文件和这个会有些出入，不同目标架构和不同版本clang也会有不同..权且当参考了)。
rewrite后的代码基本是纯C的，稍微整理一下，可以提取出下面这些信息：
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//Class的实际结构 struct _class_t { struct _class_t *isa; //isa指针 struct _class_t *superclass; //父类 void *cache; void *vtable; struct _class_ro_t *ro; //Class包含的信息 }; //Class包含的信息 struct _class_ro_t { unsigned int flags; unsigned int instanceStart; unsigned int instanceSize; unsigned int reserved; const unsigned char *ivarLayout; const char *name; //类名 const struct _method_list_t *baseMethods; //方法列表 const struct _objc_protocol_list *baseProtocols; //协议列表 const struct _ivar_list_t *ivars; //ivar列表 const unsigned char *weakIvarLayout; const struct _prop_list_t *properties; //属性列表 }; //NyanCat(meta-class) struct _class_t OBJC_METACLASS_$_NyanCat = { .isa = &OBJC_METACLASS_$_NSObject, .superclass = &OBJC_METACLASS_$_NSObject, .cache = (void *)&_objc_empty_cache, .vtable = (void *)&_objc_empty_vtable, .ro = &_OBJC_METACLASS_RO_$_NyanCat, //包含了类方法等 }; //NyanCat(Class) struct _class_t OBJC_CLASS_$_NyanCat = { .isa = &OBJC_METACLASS_$_NyanCat, //此处isa指向meta-class .superclass = &OBJC_CLASS_$_NSObject, .superclass = (void *)&_objc_empty_cache, .vtable = (void *)&_objc_empty_vtable, .ro = &_OBJC_CLASS_RO_$_NyanCat, //包含了实例方法 ivar信息等 }; typedef struct objc_object NyanCat; //定义NyanCat类型 //更详细的不贴代码了.. |
所有NyanCat的实例的isa都指向了NyanCat(Class)。
NyanCat(Class)是一个全局变量，其中记录了类名、成员变量信息、property信息、protocol信息和实例方法列表等。
NyanCat(Class)的isa指向了全局变量NyanCat(meta-class)，meta-class里只记录了类名、类方法列表等。
画出图来就是这样：
举例来说一下：
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NyanCat *cat = [[NyanCat alloc] init]; [cat nyan1]; |
向cat (instance) 发送消息nyan1时，运行时会通过isa指针查找到NyanCat(Class)，这里保存着本类中定义的实例方法的指针。
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[NyanCat nyan2]; |
向NyanCat(Class)发送消息nyan2时，运行时会通过isa查找到NyanCat(meta-class)，这里保存着本类中定义的类方法的指针。
运行时如何利用Chass和meta-class来实现动态消息的，以后在记吧～
3.类的继承
在_class_t里面，第二个成员是superclass，很明显这个指针指向了它的父类。运行时可以通过isa和superclass获取一个类在继承树上的完整信息。
为了说明方便，这里把上面的例子稍微改一下：NyanCat : Cat : NSObject 这样一个继承树，画出图来就是这样子的：
如上面图中，跟随黑线，可以看到isa的指向。运行时，每个对象的isa都不为空，这样只要是一个id类型的对象，runtime都可以通过访问首地址偏移(isa)来获取该对象的信息了。
上图中跟随绿线，可以看到superclass的指向。当运行时在搜寻方法、ivar信息时，如果没有找到信息，则会沿superclass的线查找上去，最终NSObject(根类)的superclass是nil。
如果自己定义了一个根类(比如NSProxy)，则这个根类会替换图中NSObject的位置。
为了验证上面的说法，可以敲一下代码看看：
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#import "NyanCat.h" #import <objc/runtime.h> #import <objc/objc.h> void test() { NyanCat *cat = [[NyanCat alloc] init]; Class cls = object_getClass(cat); //NyanCat(Class) class_getName(cls); //"NyanCat" class_isMetaClass(cls); //NO Class meta = object_getClass(cls); //NyanCat(meta-class) class_getName(meta); //"NyanCat" class_isMetaClass(cls); //YES Class meta_meta = object_getClass(meta); //NSObject(meta-class) class_getName(meta_meta); //"NSObject" class_isMetaClass(meta_meta); //YES } |
最后吐嘈一下：平时开发时，meta-class基本是用不着接触的，superclass指针无法访问，isa指针可能稍后也会隐藏起来(苹果的动作真多)。。所以上面说得这些，了解一下就好～～