iOS底层原理 - 《Class探索》

Class定义

Class是一个objc_class * 类型结构体指针
objc_class *是Objective-C2.0版本已经废除
在Objective-C2.0版本中，使用Class替代objc_class *

//在objc/objc.h系统文件中定义如下

typedef struct objc_class *Class;

objc_class结构体定义

理解时出现小坑.下面的定义才是2.0版本的正解
网上的博客好多都是直接截取以这个来解释了,但是我看了OBJC_ISA_AVAILABILITY宏定义(下面有代码片段)之后,无法理解,为什么都说废除了,但是网上的博客好多都按照废除的那个来解释呢?
然后继续查资料然后在Objective-C的runtime机制01-数据结构和内部关系图找到了一个合理的解释.
(~~其实不用怀疑,确实是2.0版本已废除了,但是网上的博客好多都按照废除的那个来解释~~)

/// 在objc/runtime.h系统文件中定义如下

struct objc_class {
    Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;

#if !__OBJC2__
    Class _Nullable super_class                              OBJC2_UNAVAILABLE;
    const char * _Nonnull name                               OBJC2_UNAVAILABLE;
    long version                                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    long info                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
    long instance_size                                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_ivar_list * _Nullable ivars                  OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists                    OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_cache * _Nonnull cache                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_protocol_list * _Nullable protocols          OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif

} OBJC2_UNAVAILABLE;
/* Use `Class` instead of `struct objc_class *` */

1、OBJC_ISA_AVAILABILITY ~~这里标明了已经在Objective-C2.0版本废除了,但网上的大部分还是直接这个来解释~~

用来标记isa对象是否过期或有效如果是Objective-C2.0版本,就表示废弃,否则就是依然有效.
如果是__OBJC2__版本（Objective-C第二版本），定义OBJC_ISA_AVAILABILITY为 attribute((deprecated))过期标记，否则就依然有效

//在objc/objc-api.h中

/* OBJC_ISA_AVAILABILITY: `isa` will be deprecated or unavailable 
* in the future */
#if !defined(OBJC_ISA_AVAILABILITY)
#   if __OBJC2__
#       define OBJC_ISA_AVAILABILITY  __attribute__((deprecated))
#   else
#       define OBJC_ISA_AVAILABILITY  /* still available */
#   endif
#endif

2、!OBJC2

表示非Object c 2.0的版本，Object c是从1.0发展到现在的2.0，这个声明是为了兼容1.0的Object c，若是Object c 2.0的话，可见objc_class与objc_object的定义是一样的，都是只有一个isa指针，所以说在Object c里面，类也是一个对象

objc_class结构体定义

下面👇这个是苹果官网的源码片段objc4-680,objc_class结构体定义在OC的2.0版本定义

//-------- [file:objc-runtime-new.h] --------
struct objc_class : objc_object {
    // Class ISA;
    Class superclass;
    cache_t cache;             // formerly cache pointer and vtable
    class_data_bits_t bits;    // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags
    ......
}

//-------- [file:objc-private.h] --------
typedef struct objc_class *Class;
typedef struct objc_object *id;

struct objc_object {
private:
    isa_t isa;
    ......
}

union isa_t 
{
    ......
    Class cls;
    uintptr_t bits;
    ......
}

作者：qiushuitian
链接：https://www.jianshu.com/p/50f2bcfc8fb7

objc_object与 objc_class关系

Runtime中定义了一个叫做 objc_object 的结构体，代表OC层的对象
定义了一个objc_class的结构体，代表OC层的类,可以清楚看到, objc_class是继承objc_object的,因此,类也是一个objc_object的对象

objc_object中的成员变量isa

objc_object中有个isa_t 的成员变量isa，isa_t是个联合体，我们只关心它的Class cls的联合部分。而Class又是个objc_class *。每个对象里面有个isa的成员变量，指向它代表一个类的东西。从OC的角度看，每个对象都能从isa中寻找到它的类的相关信息。

类与元类

1.类对象(class object)
编译器会知道类的各种信息,如类名,类属性,类方法等等,然后在运行时,编译器会根据类描述信息进行生成类对象(class object),这个对象是描述类信息的,是一个单例对象(singleton),这个好理解.因为整个生命周期内唯一一个类
2.元类对象（metaclass object）:
类对象既然是objc_object类型，当然也有个isa的指针.这个isa指针指向的对象就是元类对象（metaclass object）。元类对象存储的信息描述的是类对象的

其中虚线 isa指针，实线superclass

静态描述图

isa指针指向图例

程序启动之后，会根据编译时的类的信息，在runtime环境中构建相应的类对象和元类对象。
元类对象isa都指向根类，类对象的isa指向自己的元类对象，并且是个单例,构建相应的superclass等。这样，启动之后，runtime就知道有些啥类，他们能干嘛，他们之间的关系是什么样了。
运行时，如果遇到创建OC某个类的实例对象（instance object），分配空间之后，把isa指针指向对象的类对象（class object），这样，对于这个OC对象，也就能知道类的信息。
为啥搞得那么复杂
C语言不是动态语言。OC作为C的超集，要实现动态，就要把类的描述之类的东西从编译阶段挪到运行阶段。那么在运行阶段，就需要有类对象（class object），元类对象（metaclass object）等等对象化的东西来处理OC类的信息。runtime就这么玩的。

参考博客：

1、Objective-C的runtime机制01-数据结构和内部关系图[推荐阅读]
2、iOS底层原理总结 - 探寻OC对象的本质[推荐阅读]
3、iOS Class结构分析