探索 iOS 底层：类的结构（上）

探索 iOS 底层世界：揭秘 isa 指针

子标题 1：isa 指针简介

在探索 iOS 底层世界的迷人旅程中，深入研究构成其基础的基石——对象是必不可少的。在上一篇文章中，我们了解到对象在底层本质上是 objc_object 结构体，而 objc_object 的第一个成员是 isa。今天，我们将深入研究 isa 指针，揭开它在对象和类之间的关键作用。

子标题 2：isa 指向

为了理解 isa 指针，让我们从一个简单的继承关系开始：

@interface ParentClass {}
@end

@interface ChildClass : ParentClass {}
@end

在内存中，ParentClass 和 ChildClass 对象的布局如下：

+-------------------------------------+
| ParentClass (objc_object)              |
+-------------------------------------+
| isa (指向 ParentClass 类对象)          |
| ... (其他成员变量)                 |
+-------------------------------------+

+-------------------------------------+
| ChildClass (objc_object)               |
+-------------------------------------+
| isa (指向 ChildClass 类对象)          |
| ... (其他成员变量)                 |
+-------------------------------------+

正如您所见，每个对象都有一个 isa 指针，它指向该对象的类对象。这意味着：

• ParentClass 对象的 isa 指向 ParentClass 类对象。
• ChildClass 对象的 isa 指向 ChildClass 类对象。

子标题 3：isa 的作用

isa 指针在对象和类之间扮演着至关重要的角色。它具有以下作用：

• 识别对象类型： isa 指针允许运行时确定对象的类型，从而可以进行动态类型检查和消息分发。
• 继承： 对于子类对象，isa 指针链接到父类，形成继承链。
• 动态分派： 运行时使用 isa 指针来确定对象的实际类型，从而根据对象的动态类型分派消息。

子标题 4：isa 的实际值

isa 指针实际上是一个指向类对象的指针。类对象本身也是一个 objc_object 结构体，其第一个成员也是 isa 指针。对于所有类对象，isa 指针始终指向元类对象（objc_class 结构体）。

+-------------------------------------+
| ParentClass 类对象 (objc_object)      |
+-------------------------------------+
| isa (指向 ParentClass 元类对象)         |
| ... (其他类信息)                    |
+-------------------------------------+

+-------------------------------------+
| ChildClass 类对象 (objc_object)       |
+-------------------------------------+
| isa (指向 ChildClass 元类对象)          |
| ... (其他类信息)                    |
+-------------------------------------+

因此，isa 指针形成一个类对象层次结构，其中：

• 对象 的 isa 指针指向 类对象 。
• 类对象 的 isa 指针指向 元类对象 。

子标题 5：探索类的结构

深入了解 isa 指针后，让我们进一步探索 objc_class 结构体，也就是类的结构。objc_class 结构体包含了有关类的大量信息，包括：

• 类名
• 类方法
• 实例方法
• 类变量
• 实例变量
• 父类

我们可以使用 class_inspect() 函数来检查 objc_class 结构体的详细信息。例如，要查看 ParentClass 类的信息，我们可以运行以下命令：

$ class_inspect ParentClass

这将输出有关 ParentClass 类的大量信息，包括其名称、方法、变量和父类。

结论

通过深入研究 isa 指针，我们揭示了对象和类之间的重要联系。isa 指针允许运行时确定对象的类型，实现继承和动态分派。此外，我们还探索了类的结构，了解了 objc_class 结构体如何存储有关类的重要信息。通过这些见解，我们进一步了解了 iOS 底层的运作方式。

随着我们深入研究 iOS 底层，我们将继续探索其他关键概念，例如消息分发、内存管理和运行时。这些概念对于理解 iOS 的内部机制和编写高效、可靠的代码至关重要。

常见问题解答

1. isa 指针的作用是什么？

   • isa 指针在对象和类之间建立了连接，允许运行时确定对象的类型，实现继承和动态分派。

2. isa 指针指向什么？

   • isa 指针指向该对象的类对象。

3. 类对象的 isa 指针指向什么？

   • 类对象的 isa 指针指向该类的元类对象。

4. 如何检查类的详细信息？

   • 我们可以使用 class_inspect() 函数来检查类的详细信息，例如名称、方法和变量。

5. isa 指针在 iOS 底层发挥什么作用？

   • isa 指针是 iOS 底层的重要组成部分，允许运行时管理对象和类，实现诸如动态类型检查和消息分派等功能。