Objective-C的isa指针

17 Oct 2015

前言

Objective-C中NSObject是大多数类的根类。

@interface NSObject <NSObject> {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
}

它有一个isa属性，类型是Class。isa是什么呢？Class又是什么呢？

isa

Class在<objc.h>中的定义：

#if !OBJC_TYPES_DEFINED
/// An opaque type that represents an Objective-C class.
typedef struct objc_class *Class;

/// Represents an instance of a class.
struct objc_object {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};

/// A pointer to an instance of a class.
typedef struct objc_object *id;
#endif

Class是一个objc_class结构类型的指针，id是一个 objc_object结构类型的指针。

再看<runtime.h>中objc_class的定义：

struct objc_class {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;

#if !__OBJC2__
	Class super_class; // 指向其父类
	const char *name; // 类名
	long version; // 类的版本信息，初始化默认为0，可以通过runtime函数class_setVersion和class_getVersion进行修改、读取
	long info; // 一些标识信息,如CLS_CLASS (0x1L) 表示该类为普通 class ，其中包含对象方法和成员变量;CLS_META (0x2L) 表示该类为 metaclass，其中包含类方法;
	long instance_size ; // 该类的实例变量大小(包括从父类继承下来的实例变量);
	struct objc_ivar_list *ivars; // 用于存储每个成员变量的地址
	struct objc_method_list **methodLists; // 与 info 的一些标志位有关,如CLS_CLASS (0x1L),则存储对象方法，如CLS_META (0x2L)，则存储类方法;
	struct objc_cache *cache; // 指向最近使用的方法的指针，用于提升效率；
	struct objc_protocol_list *protocols; // 存储该类遵守的协议
#endif

isa：是一个Class类型的指针。每个实例对象有个isa的指针，他指向对象的类，而Class里也有个isa的指针，指向meteClass(元类)。元类保存了类方法的列表。当类方法被调用时，先会从本身查找类方法的实现，如果没有，元类会向他父类查找该方法。同时注意的是：元类（meteClass）也是类，它也是对象。元类也有isa指针，它的isa指针最终指向的是一个根元类(root meteClass)。根元类的isa指针指向本身，这样形成了一个封闭的内循环。
super_class：父类，如果该类已经是最顶层的根类，那么它为NULL。
version：类的版本信息，默认为0。
info：供运行期使用的一些位标识。
instance_size：该类的实例变量大小。
ivars：成员变量的数组。

struct objc_ivar_list {
    int ivar_count;
#ifdef __LP64__
    int space;
#endif
    /* variable length structure */
    struct objc_ivar ivar_list[1];
};

methodLists：方法定义的数组。

struct objc_method_list {
    struct objc_method_list *obsolete;

    int method_count;
#ifdef __LP64__
    int space;
#endif
    /* variable length structure */
    struct objc_method method_list[1];
};

objc_cache：指向最近使用的方法，用于方法调用的优化。
protocols：协议的数组。

关于元类（meteClass）的补充：

核心规则：类的实例对象的isa指向该类；该类的isa指向该类的 metaclass。

通俗说法：成员方法记录在class method-list中，类方法记录在metaClass中。即instance-object的信息在class-object中，而class-object的信息在metaClass中。

各个类实例变量的继承关系：

每一个对象本质上都是一个类的实例。其中类定义了成员变量和成员方法的列表。对象通过对象的isa指针指向类。

每一个类本质上都是一个对象，类其实是元类（meteClass）的实例。元类定义了类方法的列表。类通过类的isa指针指向元类。

所有的元类最终继承一个根元类，根元类isa指针指向本身，形成一个封闭的内循环。

Notes and thoughts from Tony

Objective-C的isa指针

前言

isa