Objective-C对象的分类

一、Objective-C对象的分类

Objective-C中的对象，简称OC对象，主要可以分为3种

  • instance对象（实例对象）
  • class对象（类对象）
  • meta-class对象（元类对象）

二、instance对象

1、instance对象就是通过类alloc出来的对象，每次调用alloc都会产生新的instance对象

// RevanPerson
#import <Foundation/Foundation.h>

@interface RevanPerson : NSObject {
    @public
    int _age;
}

@end

// ViewController
#import "ViewController.h"
#import "RevanPerson.h"

@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
    RevanPerson *person = [[RevanPerson alloc] init];
    person->_age = 18;
    NSLog(@"%@\n%@", obj, person);
}

@end
  • obj是NSObject的instance对象，person是RevanPerson的instance对象；他们是不同的实例对象，分别占用两块不同内存

2、instance对象在内存中存储的信息包含

  • isa指针

  • 成员变量
    instance对象在内存职工存储信息.png

3、class对象(类对象)在内存中存储的信息

#import "ViewController.h"
#import "RevanPerson.h"

#import <objc/runtime.h>

@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    NSObject *obj1 = [[NSObject alloc] init];
    NSObject *obj2 = [[NSObject alloc] init];
    
    Class obj_class1 = [obj1 class];
    Class obj_class2 = [obj2 class];
    Class obj_class3 = [NSObject class];
    
    //使用 runtime 获取[实例对象]的[类对象]
    Class obj_class4 = object_getClass(obj1);
    Class obj_class5 = object_getClass(obj2);
    
    NSLog(@"\n%p\n%p\n%p\n%p\n%p\n", obj_class1, obj_class2, obj_class3, obj_class4, obj_class5);
}

@end
打印输出：
0x106cdeea8
0x106cdeea8
0x106cdeea8
0x106cdeea8
0x106cdeea8
  • obj_class1、obj_class2、obj_class3、obj_class4、obj_class5都是NSObject的class对象（类对象），从打印输出可以他们都是相同的，
  • 每一个类在内存中有且只有一个class对象(类对象)
  • class对象在内存中存储的信息包括：
    • isa指针
    • superclass指针
    • 类的属性信息（@property）
    • 类的对象方法信息（instance method）
    • 类的协议信息（protocol）

    • 类的成员变量信息
      class对象内存存储信息.png

4、meta-class


#import "ViewController.h"
#import "RevanPerson.h"
#import <objc/runtime.h>

@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    NSObject *revan_obj = [[NSObject alloc] init];
    RevanPerson *revan_person = [[RevanPerson alloc] init];
    
    Class NSObjectClass = [NSObject class];//类对象
    Class NSObjectClass1 = object_getClass(revan_obj);//类对象（runtime）
    Class NSObjectMetaClass = object_getClass(NSObjectClass);//元类对象（runtime）
    
    NSLog(@"\nNSObjectClass:%p\nNSObjectClass1:%p\nNSObjectMetaClass:%p\n", NSObjectClass, NSObjectClass1, NSObjectMetaClass);
    
    
    Class RevanPersonClass = [RevanPerson class];//类对象
    Class RevanPersonClass1 = object_getClass(revan_person);//类对象（runtime）
    Class RevanPersonMetaClass = object_getClass(RevanPersonClass);//元类对象（runtime）
    NSLog(@"\nRevanPersonClass:%p\nRevanPersonClass1:%p\nRevanPersonMetaClass:%p\n", RevanPersonClass, RevanPersonClass1, RevanPersonMetaClass);
}
@end

输出打印：
NSObjectClass:0x11099cea8
NSObjectClass1:0x11099cea8
NSObjectMetaClass:0x11099ce58

RevanPersonClass:0x10f9f2ee0
RevanPersonClass1:0x10f9f2ee0
RevanPersonMetaClass:0x10f9f2eb8
  • 使用runtime方法object_getClass(<#id _Nullable obj#>)来获取meta-class
    • 当obj传入的是instance对象时，获得的是class对象
    • 当obj传入的是class对象时，获得的是meta-class对象
  • 每个类在内存中有且只有一个meta-class对象
  • meta-class对象和class对象的内存结构是一样的（都是Class类型结构），但是用途不同
  • meta-class对象在内存中存储的主要信息包括
    • isa指针
    • superclass

    • 类方法信息
      meta-class内存存储信息.png

三、isa指针

在instance对象、class对象、meta-class对象的内存存储中都有一个isa指针，那么isa指针有什么用？

1、isa指针在instance对象中的作用
类的instance对象&class对象&meta-class对象.png

  • 情景：instance对象调用对象方法，这个过程是怎么实现的？
    • oc语言是一门动态语言也是一门消息语言，当一个instance对象调用一个方法的时候，底层的实现是给这个instance对象发送一个消息，从上图我们知道instance对象在内存中只存储了isa指针和成员变量，是没有存储方法的；对象方法信息是存储在class对象的内存中的，那么如何才能找到class对象？这时候就需要用到isa指针。系统会通过isa指针找到instance对象对应的class对象，从class对象的对象方法列表中查找是否有方法和刚才发出的方法匹配，如果匹配就执行方法，如果没有找到就会报错：unrecognized selector
  • instance的isa指向class

    • 当调用对象方法时，通过 instance对象的isa找到class对象，最后找到对象方法的实现进行调用
      instance对象中的isa.png
  • 测试源码
/***********  RevanPerson  *************/
#import <Foundation/Foundation.h>

@interface RevanPerson : NSObject

- (void)instanceRevanPersonFun;
@end


#import "RevanPerson.h"

@implementation RevanPerson

@end

/***********  测试 instance对象调用对象方法  *************/
#import "ViewController.h"
#import "RevanPerson.h"
#import <objc/runtime.h>

@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    //instance对象
    RevanPerson *revan_p = [[RevanPerson alloc] init];
    //instance对象对用方法
    [revan_p instanceRevanPersonFun];
}
@end

2、isa指针在class对象中的作用

  • 情景：class对象调用类方法
    • 通过上面的图可以知道class对象的内存中并没有类方法的信息，类方法信息是存储在meta-class对象的内存中，这就需要使用class对象中的isa指针来寻找到meta-class对象，最后找到类方法的实现并进行调用，如果没有找到就会报错：unrecognized selector
  • class的isa指针指向meta-class

    • 当调用类方法，通过class的isa找到meta-class，最后找到类方法的实现并进行调用
      class对象中的isa.png
  • 测试源码
/************ RevanPerson *************/
#import <Foundation/Foundation.h>

@interface RevanPerson : NSObject

/**
 对象方法
 */
- (void)instanceRevanPersonFun;
/**
 类方法
 */
+ (void)classRevanPersonFun;
@end

#import "RevanPerson.h"

@implementation RevanPerson

@end


/************ 测试代码 ************/
#import "ViewController.h"
#import "RevanPerson.h"
#import <objc/runtime.h>

@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    //调用类方法
    [RevanPerson classRevanPersonFun];
}
@end
  • 小结：isa指针在instance对象、class对象、meta-class对象中的作用：
    • instance对象的isa指向class对象

    • class对象的isa指向meta-class对象
      isa指针.png

四、superclass指针

通过创建RevanStudent类、RevanPerson类、NSObject类来分析superclass，并且RevanStudent类继承于RevanPerson类，RevanPerson类继承于NSObject
superclass.png

1、RevanStudent类的instance对象调用自己类中的对象方法在上面已经分析过了，由于RevanStudent类继承于RevanPerson类，那么RevanStudent类的instance对象可以调用RevanPerson类中的对象方法，同理也可以调用NSObject类中的对象方法，这个过程是如何完成的

  • 调用父类中的方法
/************ RevanPerson *************/
#import <Foundation/Foundation.h>

@interface RevanPerson : NSObject

/**
 对象方法
 */
- (void)instance_RevanPersonFun;
@end

#import "RevanPerson.h"

@implementation RevanPerson
/**
 对象方法
 */
- (void)instance_RevanPersonFun {
    NSLog(@"instance_RevanPersonFun");
}
@end


/************ RevanPerson *************/
#import "RevanPerson.h"

@interface RevanStudent : RevanPerson

/**
 对象方法
 */
- (void)instance_RevanStudentFun;
@end

#import "RevanStudent.h"

@implementation RevanStudent

/**
 对象方法
 */
- (void)instance_RevanStudentFun {
    NSLog(@"instance_RevanStudentFun");
}

@end

/************ 测试代码 ************/

#import "ViewController.h"
#import "RevanPerson.h"
#import "RevanStudent.h"


@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    //创建revan_s
    RevanStudent *revan_s = [[RevanStudent alloc] init];
    //调用父类对象方法
    [revan_s instance_RevanPersonFun];
}
@end

输出打印：
instance_RevanPersonFun（RevanPerson类中的对象方法的输出）
  • 相对应instance对象(revan_s)来说，instance_RevanPersonFun对象方法是存储在RevanPerson类的class对象的内存中，而不是存储在RevanStudent类的class对象的内存中，所以肯定不是通过isa指针找到的instance_RevanPersonFun对象方法。superclass是用来指向父类。那么这个调用过程如下

    • revan_s实例对象通过isa指针找到class对象，并且查找对象方法信息，发现并没有instance_RevanPersonFun这个对象方法。再通过class对象中的superclass指针找到父类的class对象并从对象方法中查找，终于找到了instance_RevanPersonFun对象方法。如果还是没有找到就继续在父类的父类中寻找
      superclass用来指向父类.png

2、meta-class对象中的superclass

  • 情景：RevanStudent调用RevanPerson的类方法

/************ RevanStudent *************/
#import "RevanPerson.h"

@interface RevanStudent : RevanPerson

/**
 对象方法
 */
- (void)instance_RevanStudentFun;

/**
 类方法
 */
+ (void)class_RevanStudentFun;
@end
#import "RevanStudent.h"

@implementation RevanStudent

/**
 对象方法
 */
- (void)instance_RevanStudentFun {
    NSLog(@"instance_RevanStudentFun");
}

/**
 类方法
 */
+ (void)class_RevanStudentFun {
    NSLog(@"class_RevanStudentFun");
}
@end


/************ RevanPerson *************/
#import <Foundation/Foundation.h>

@interface RevanPerson : NSObject

/**
 对象方法
 */
- (void)instance_RevanPersonFun;
/**
 类方法
 */
+ (void)class_RevanPersonFun;
@end

#import "RevanPerson.h"

@implementation RevanPerson
/**
 对象方法
 */
- (void)instance_RevanPersonFun {
    NSLog(@"instance_RevanPersonFun");
}

/**
 类方法
 */
+ (void)class_RevanPersonFun {
    NSLog(@"class_RevanPersonFun");
}

@end


/************ 测试代码 ************/

#import "ViewController.h"
#import "RevanPerson.h"
#import "RevanStudent.h"


@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    //调用父类的类方法
    [RevanStudent class_RevanPersonFun];
}
@end

打印输出：
class_RevanPersonFun（RevanPerson的类方法）

  • RevanStudent在调用类方法时，首先会通过RevanStudent类的class对象中的isa指针到RevanStudent类的meta-class对象的类方法中查找是否有这个被调用的类方法，如果没有就会通过RevanStudent类的meta-class对象中的superclass指针指向父类的meta-class对象在类方法中继续查找，如果找到就调用执行。如果没有找到就继续想父类的meta-class对象中的类方法中寻找
    meta-class对象中的superclass.png

五、总结
isa&&superclass.png

isa&&superclass.png
  • isa指针总结
    • instance对象的isa指针指向class对象
    • class对象的isa指针指向meta-class对象
    • meta-class的isa指针指向基类的meta-class对象
  • superclass指针总结
    • class对象的superclass指针指向父类的class对象，如果没有父类，superclass指针为nil
    • meta-class的superclass指针指向父类的meta-class对象
    • 基类的meta-class的superclass指针指向基类的class对象
  • instance调用对象方法
    • isa找到class对象，方法不存在，就通过superclass找到父类的class对象
  • class对象调用类方法
    • isa找到meta-class对象，方法不存在，就通过superclass找到父类的meta-class对象
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