关于 OC 底层的一个问题

[acumen]

学习《 Objective-C 高级编程： iOS 与 OS X 多线程和内存管理》书中 98 页时，有几个疑问。

1. 通过成员变量 isa 保持该类的结构体实例指针。这句话怎么理解？
2. 关于图中 class_t 结构体怎么理解？(我的理解：是每个 OC 对象的实例所对应的结构体‘模版’？)

下图是书的内容

望大神指点。

[coa]

Objective C 基于 C 的基础上拓展出面对对象特性，所以该段实际上是把先假设你有 C 的基础来解释它的内部原理。试着返回去跳过 C 的内容直接来看：

1.“通过成员变量 isa 保持该类的结构体实例指针。”——直接用 OC 来描述就是：每一个初始化出来的实例，内部都有一个名为 isa 的指针指向它的类。类其实也是“对象”，把它称为“类对象”也未尝不可，在内存上表现和实例对象一毛一样。

2.“关于图中 class_t 结构体怎么理解？”——直接理解为实例的模板没错，或者说，抛开它 C 的解释，这就是类。这里 objc_class 和 class_t 可能会造成一些混淆，看起来 object_class 内部只是定义了 isa 指针， class_t 才是在这基础上增加定义了函数指针等其他东西，所以 class_t 才是和类相对应的。

当你向一个实例发送消息时，它会找到 isa 指向的地址，即类，类里存着所有消息名（选择器）和函数地址的对应列表，找到对应的函数并调用，就完成了一次消息发送。灵活地操作这过程就能实现 runtime 的各种黑魔法。

总而言之 OC 对象是在 C 的结构体上做了类型定义（当然内部实现肯定不止这么简单），你看到 objc_object 结构体直接当成实例对象，看到 class_t 结构体直接当成类就行。

这书是很久以前看过一部分，可能存在一些理解上的偏颇，仅供参考。

[acumen]

@coa 感谢你的解答，很详细。第一点想明白了。
第二点，我所了解的 objc_object 中的 isa 指向的是 objc_class 接下去 objc_class 其中的 isa 指向谁呢？
对于 oc 每个具体的类对应一个 meta-class ， meta-class 其实也是基于 class_t ？这样说的话 class_t 就是所有对象的所对应的最底层的一个结构体了？

我的理解不知道有没有问题？

[coa]

objc_class 的 isa 指向 meta class 。 class 定义了实例方法的实现， meta class 定义了类方法的实现，这样实例方法和类方法都能通过 isa 实现消息发送。最末端的 isa 指向 NSObject ，而 NSObject 的 isa 指向自己。

meta class 是为了让类方法也能通过 isa 进行消息传递，除了比 class 少了成员变量的定义，所以猜想除了这点外，底层内容应该确实是一样的。

[mofet]

http://www.jianshu.com/p/41735c66dccb
看看这个，通俗易懂。

[Karsa]

唉，电脑在恢复，本来想用手机简单聊一下的，然后发现越写越多，也是醉了，看来功夫还不到家，概括能力太弱。

isa 建立 class 跟 meta class 之间关系， meta class 继承关系。对象的 isa 指向类的地址，类的 isa 指向自己的 meta class ， meta class 的 isa 指向父类的地址，顶层 meta class 的 isa 指向自己。

嗯，我记得应该是这样 ～

[Karsa]

@Karsa 这些对象应该都是题主说的那个数据结构的实例，大概就是这样吧

[acumen]

@coa 我来总结一下，大神看看对不对。
现在我们涉及到 objc_object ， objc_class ， isa ， meta-class ， class_t ， NSObject 这几个。
objc_object 其实就是我们常见的 id 在 C 语言中的表示， objc_object 结构体中的 isa 指向 objc_class ， objc_class 中的 isa 指向 meta-class 。

struct objc_class {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;

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

} OBJC2_UNAVAILABLE;

这个是 objc.h 中 objc_class 的定义。这样说 meta-class 也是一个 objc_class 。
class_t 这里就这样理解：其实每个对象和类，在 runtime 中都对应一个结构体，而生成这样的结构体需要一个‘模版’（这里解释了文中‘基于’的意思）。

结合网上流传的这张图。这里的 instance of subclass 对应 objc_object ， class 对应 objc_class ， meta class 对应的还是 objc_class 。

至于 NSObject 所对应的 meta class 就是上图右上角的 root class （ meta ）。

卒.

[acumen]

@mofet 这篇博文， isa 指针是很清晰，我想弄明白的是，对象和类背后结构体之间的关系 并且和图中的对应关系。谢谢回复

[acumen]

@Karsa 你所说的 “ meta class 的 isa 指向父类的地址” ，应该是 meta class 的 isa 直接指向的是顶层的 meta class 吧

[acumen]

@Karsa 我认为也是这样，所有的对象都是 class_t 的实例。 但是这样的话。 class_t ， objc_object ， objc_class 这三者的关系又是如何呢。

[acumen]

http://blog.ibireme.com/2013/11/25/objc-object/
http://stackoverflow.com/questions/15309497/understanding-objective-c-runtime/15309657#15309657

由上面两个资料，大体上可以明白，或者说是猜想其中的机制。

class_t 是 Class 的实际结构。和上面说的一样。在 runtime 中生成一个对应的结构体，其中的成员都是以 class_t 为标准。

如果有更好的理解，欢迎分享啊～

[coa]

其他关系都挺清晰了~自己也是没看明白这一页 objc_class 和 class_t 的关系，感觉 objc_object 后边接着 class_t 就挺顺畅的，不明白 objc_class 的作用~~不是纯 C 出身看这些源码看得好纠结~~ =。=

[acumen]

@coa 是啊，就是这一点不弄明白，感觉缺点什么。现在姑且 class_t 作为底层的结构体（ stackoverflow 上那个歪果仁的意思好像是说 在最底层的 Class 和 class_t 指针之间可以强转，就说明结构体内的结构是一致的吧）。然后 “ instance of subclass 对应 objc_object ， class 对应 objc_class ， meta class 对应的还是 objc_class ” 按图来。在 runtime 中，像 objc_object 和 objc_class 的结构体都是动态按 class_t 生成的，所以也可以把所有对象的实例都是 class_t 结构体的实例。

这样的思路好像也很清晰。就是不知道自己理解的有没有问题。