前言：本文简述OC对象、isa和SuperClass，如有错误请留言指正。

Q：OC中对象分类

A：总共为三类：实例对象、类对象、元类对象

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

实例对象（instance）

• 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

<code>Student *p1 = [[Student alloc] init]; Student *p2 = [[Student alloc] init]; 

• p1、p2是Student的instance对象（实例对象）,它们是不同的两个对象，分别占据着两块不同的内存

  p1、p2内存地址

instance对象在内存中存储的信息包括

• isa指针
• 其他成员变量的值
• 实例对象不包含实现方法

类对象（Class）

NSObject *obj1 = [[NSObject alloc] init]; Class objClass1 = [obj1 class]; Class objClass2 = [NSObject class]; //class 方法返回的一直是class对象，类对象，而不是元类对象 Class objClass3 = [[NSObject class] class]; Class objClass4 = object_getClass(obj1); NSLog(@"%p-%p-%p-%p",objClass1,objClass2,objClass3,objClass4); 

• 上述都是同一个类对象，打印出的地址相同，每个类在内存中有且只有一个class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）
• 类的实例方法信息（instance method）
• 类的协议信息（protocol）
• 类的成员变量信息（ivar）（成员变量类型、名称等等，不是成员变量的值）
• ……

元类对象（meta-class）

Class metaClass = object_getClass([NSObject class]); 

• 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，但是用途不一样

在内存中存储的信息主要包括

• isa指针
• superclass指针
• 类的类方法信息（class method）
• ……

方法说明

1.Class objc_getClass(const char *aClassName)

• 1> 传入字符串类名
• 2> 返回对应的类对象

2.Class object_getClass(id obj)

• 1> 传入的obj可能是instance对象、class对象、meta-class对象
• 2> 返回值
  a) 如果是instance对象，返回class对象
  b) 如果是class对象，返回meta-class对象
  c) 如果是meta-class对象，返回NSObject（基类）的meta-class对象

Q：实例对象、类对象isa指向

A：instance的isa指向class，class的isa指向meta-class

• 当调用实例方法时，通过instance的isa找到class，最后找到实例方法的实现进行调用

• 当调用类方法时，通过class的isa找到meta-class，最后找到类方法的实现进行调用

  isa指向

Q：对象的isa指针指向哪里？

A：根据不同类型的对象来回答。

• instance对象的isa指向class对象
• class对象的isa指向meta-class对象
• meta-class对象的isa指向基类的meta-class对象

Q：OC的类信息存放在哪里？

A：类的内容分别作答。

• 实例方法、属性、成员变量、协议信息，存放在class对象中
• 类方法，存放在meta-class对象中
• 成员变量的具体值，存放在instance对象

Q问题描述：Student类继承自Person；Person继承自NSObject

示例代码：

@interface Person : NSObject<NSCopying> {     int _age;     int _name;     int _bro; } - (void)personInstanceMethod; + (void)personClassMethod; @end  @implementation Person - (void)personInstanceMethod{      } + (void)personClassMethod{      } - (id)copyWithZone:(NSZone *)zone{     return nil; } @end  @interface Student : Person<NSCopying> {     int _dog;     int _cat;     int _book;          int _phone;     int _bicycle;          int _hat;     int _clothes;     int _pants; } - (void)studentInstanceMethod; + (void)studentClassMethod; @end  @implementation Student - (void)studentInstanceMethod{} + (void)studentClassMethod{} @end  

q1：上述代码各类对象superclass指向？

a1：各类的superclass指向父类对象

类对象的superclass指针指向父类对象

q2：Student实例对象调用Student实例方法的调用流程？

示例代码：

Student *stu = [[Student alloc] init]; [stu studentInstanceMethod]; 

a2：stu实例对象isa找到Student的类对象，调用实例方法

q3：Student实例对象调用Person实例方法的调用流程？

示例代码：

Student *stu = [[Student alloc] init]; [stu personInstanceMethod]; 

a3：stu实例对象isa找到Student的类对象，通过Student的superclass找到Person的类对象，最后调用Person的实例方法实现。

q4：Student实例对象调用init方法的调用流程？

示例代码：

Student *stu = [[Student alloc] init]; [stu init]; 

a3：调用流程

• 1.stu实例对象isa找到Student的类对象
• 2.通过Student的superclass找到Person的类对象
• 3.通过Person的superclass找到NSObject的类对象
• 4.最后调用NSObject的init方法实现。

Q：Student类继承自Person；Person继承自NSObject，各类元类的superclass指针指向？

A：Student元类superclass指向Person的元类，Person元类superclass指向NSObject的元类

q1：参考上述示例，[Student studentClassMethod] 调用流程
a1：Student类isa指针找到 Student元类，然后调用类方法 studentClassMethod

q2：参考上述示例，[Student personClassMethod] 调用流程
a3：Student类isa指针找到 Student元类，Student元类的superclass找到Person元类，再调用personClassMethod

q2：参考上述示例，[Student load] 调用流程
a3：Student类isa指针找到 Student元类，Student元类的superclass找到Person元类，Person元类的superclass找到NSObject元类，再调用load

isa、superclass 小结

• instance的isa指向class
• class的isa指向meta-class
• meta-class的isa指向基类的meta-class
• class的superclass指向父类的class，如果没有父类，superclass指针为nil
• meta-class的superclass指向父类的meta-class；基类的meta-class的superclass指向基类的class
• instance调用实例方法的轨迹；isa找到class，方法不存在，就通过superclass找父类
• class调用类方法的轨迹；isa找meta-class，方法不存在，就通过superclass找父类

上述图片备注：isa指向为虚线、superclass指向为实线，Root class元类的superclass指向Root class的class（转弯处实线）。可以按照Student、Person、NSObject来理解。

• 如果在基类中找不到方法实现，会报错unrecognized selector sent to class 0x1000011**

Q：如果调用类方法没有实现，是否会调用同名的实例方法。

A：会。

调用方法实质是runtime的消息转发机制，runtime只会根据方法名寻找而不会在意是类方法还是实例方法。
代码验证：

#Person文件 @interface Person : NSObject + (void)test; @end  @implementation Person + (void)test{     NSLog(@"+[Person test] %p",self); } @end  #NSObject+Test文件 @interface NSObject (Test) + (void)test; @end  @implementation NSObject (Test) + (void)test{     NSLog(@"+[NSObject test] %p",self); } @end  #调用方式：  NSLog(@"Person:%p",[Person class]); NSLog(@"NSObject:%p",[NSObject class]); [Person test]; [NSObject test]; 

输出结果1：

Person:0x10e72e090
NSObject:0x10f6d8ea8
+[Person test] 0x10e72e090
+[NSObject test] 0x10f6d8ea8

输出结果2：(如果将Person的类方法注释掉，其余代码不变)

#Person 文件 @interface Person : NSObject + (void)test; @end  @implementation Person //+ (void)test{ //    NSLog(@"+[Person test] %p",self); //} @end 

输出结果2:
Person:0x10477b050
NSObject:0x105725ea8
+[NSObject test] 0x10477b050
+[NSObject test] 0x105725ea8

因为Person里找不到test实现方法，即找父类的实现方法

输出结果3：(如果将Person和NSObject的类方法注释掉，其余代码不变)

#Person 文件 @interface Person : NSObject + (void)test; @end  @implementation Person //+ (void)test{ //    NSLog(@"+[Person test] %p",self); //} @end  #NSObject+Test文件 @interface NSObject (Test) + (void)test; @end  @implementation NSObject (Test) //+ (void)test{ //    NSLog(@"+[NSObject test] %p",self); //} @end 

输出结果3：会报错
Person:0x10766efd0
NSObject:0x108618ea8
+[Person test]: unrecognized selector sent to class 0x10766efd0
*** Terminating app due to uncaught exception ‘NSInvalidArgumentException’, reason: ‘+[Person test]: unrecognized selector sent to class 0x10766efd0’

输出结果4：(如果将Person和NSObject的类方法注释掉，NSObject添加对象同名方法，其余代码不变)

#Person 文件 @interface Person : NSObject + (void)test; @end  @implementation Person //+ (void)test{ //    NSLog(@"+[Person test] %p",self); //} @end  #NSObject+Test文件 @interface NSObject (Test) + (void)test; @end  @implementation NSObject (Test) - (void)test{     NSLog(@"-[NSObject test] %p",self); }  //+ (void)test{ //    NSLog(@"+[NSObject test] %p",self); //} @end 

输出结果4：
Person:0x101656010
NSObject:0x102600ea8
-[NSObject test] 0x101656010
-[NSObject test] 0x102600ea8

由此可见，当类方法无实现时，会调用同名的实例方法，上述辩证方法验证了isa、superclass指向图中的meta-Root class的superclass指向Root class（上图实线转弯处）。

Q：讨论isa指针值

从64bit开始，isa需要进行一次位运算，才能计算出真实地址
示例代码：

struct xbt_objc_class {     Class isa ; };  Person *p = [[Person alloc] init]; Class pClass = [Person class]; Class personMetaClass = object_getClass(pClass); struct xbt_objc_class *pClass1 = (__bridge struct xbt_objc_class *)pClass; NSLog(@"%p-%p-%p",p,pClass,personMetaClass); 

LLDB 命令行查看isa值

(lldb) p p->isa//获取不到真正的isa指针 (Class) $0 = Person (lldb) p/x (long)p->isa (long) $1 = 0x000001a100105311//实例对象isa指针 (lldb) p/x pClass (Class) $2 = 0x0000000100105310 Person//类对象地址 (lldb) p/x 0x000001a100105311 & 0x0000000ffffffff8//进行换算 (long) $3 = 0x0000000100105310  (lldb) p/x pClass1->isa (Class) $0 = 0x000001a10402d2e9//类对象isa指针值 (lldb) p/x personMetaClass (Class) $1 = 0x000000010402d2e8//元类对象isa指针值 (lldb) p/x 0x000001a10402d2e9 & 0x0000000ffffffff8//进行换算 (long) $2 = 0x000000010402d2e8 0x1c0036780-0x102a41310-0x102a412e8 

结果可见：
1.实例对象isa值为0x000001a100105311
2.类对象地址为0x0000000100105310
3.换算结果：实例对象isa指针值 &0x0000000ffffffff8才与类对象地址值相同
4.类对象isa指针为0x000001a10402d2e9。(类并没有暴露出isa指针值，定义了一个和类相似的结构体xbt_objc_class，进行强制转换后，才获取到类对象的isa指针)
5.元类对象地址为0x000000010402d2e8
6.换算结果：类对象isa指针值 &0x0000000ffffffff8才与元类对象地址值相同

总结

• 从64bit开始，isa需要进行一次位运算，才能计算出真实地址
• isa指针需要 & ISA_MASK 值才是最终结果
• runtime中ISA_MASK值：

# if __arm64__//iPhone #   define ISA_MASK        0x0000000ffffffff8ULL # elif __x86_64__//mac #   define ISA_MASK        0x00007ffffffffff8ULL 

Q：讨论superclass指针值，是否会想isa指针值一样？

A：superclass指针值与指向对象地址相同，和isa指针值不一样

代码证明
前提：student继承自Person，写结构体来代替类

struct xht_objc_class {     Class isa ;     Class superclass ; }; struct xht_objc_class *pClass = (__bridge struct xht_objc_class *)[Person class]; struct xht_objc_class *stuClass = (__bridge struct xht_objc_class *)[Student class]; NSLog(@"%p-%p",pClass,stuClass); 

LLDB调试

(lldb) p/x stuClass->superclass (Class) $0 = 0x0000000102299340 Person//Student类的superClass值 (lldb) p/x pClass (xht_objc_class *) $1 = 0x0000000102299340//Person类地址 

综上所述，Student类的superClass值 = Person类地址

Q：类的本质结构

类的本质是结构体
附上runtime的结构体代码

#objc_class：objc_object struct objc_class : objc_object {     // Class ISA;     Class superclass;     //方法缓存     cache_t cache;             // formerly cache pointer and vtable     //用于获取具体类信息     class_data_bits_t bits;    // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags      class_rw_t *data() {          return bits.data();     }     // 诸多方法 }  #class_rw_t struct class_rw_t {     // Be warned that Symbolication knows the layout of this structure.     uint32_t flags;     uint32_t version;      const class_ro_t *ro;//只读类表      method_array_t methods;//方法列表     property_array_t properties;//属性列表     protocol_array_t protocols;//协议列表      // 诸多方法 }  #class_ro_t struct class_ro_t {     uint32_t flags;     uint32_t instanceStart;     uint32_t instanceSize;//instance对象占用的内存空间 #ifdef __LP64__     uint32_t reserved; #endif      const uint8_t * ivarLayout;          const char * name;//类名     method_list_t * baseMethodList;     protocol_list_t * baseProtocols;     const ivar_list_t * ivars;//成员变量列表      const uint8_t * weakIvarLayout;     property_list_t *baseProperties;      method_list_t *baseMethods() const {         return baseMethodList;     } };  #objc_object struct objc_object { private:     isa_t isa;//类的isa指针是私有的  public:       // 诸多方法 } 

想LLDB命令查看相关类结构，可以采取仿写类结构进行打印查看

奉上大神的杰作

#import <Foundation/Foundation.h>  #ifndef xbtClassInfo_h #define xbtClassInfo_h  # if __arm64__ #   define ISA_MASK        0x0000000ffffffff8ULL # elif __x86_64__ #   define ISA_MASK        0x00007ffffffffff8ULL # endif  #if __LP64__ typedef uint32_t mask_t; #else typedef uint16_t mask_t; #endif typedef uintptr_t cache_key_t;  struct bucket_t {     cache_key_t _key;     IMP _imp; };  struct cache_t {     bucket_t *_buckets;     mask_t _mask;     mask_t _occupied; };  struct entsize_list_tt {     uint32_t entsizeAndFlags;     uint32_t count; };  struct method_t {     SEL name;     const char *types;     IMP imp; };  struct method_list_t : entsize_list_tt {     method_t first; };  struct ivar_t {     int32_t *offset;     const char *name;     const char *type;     uint32_t alignment_raw;     uint32_t size; };  struct ivar_list_t : entsize_list_tt {     ivar_t first; };  struct property_t {     const char *name;     const char *attributes; };  struct property_list_t : entsize_list_tt {     property_t first; };  struct chained_property_list {     chained_property_list *next;     uint32_t count;     property_t list[0]; };  typedef uintptr_t protocol_ref_t; struct protocol_list_t {     uintptr_t count;     protocol_ref_t list[0]; };  struct class_ro_t {     uint32_t flags;     uint32_t instanceStart;     uint32_t instanceSize;  // instance对象占用的内存空间 #ifdef __LP64__     uint32_t reserved; #endif     const uint8_t * ivarLayout;     const char * name;  // 类名     method_list_t * baseMethodList;     protocol_list_t * baseProtocols;     const ivar_list_t * ivars;  // 成员变量列表     const uint8_t * weakIvarLayout;     property_list_t *baseProperties; };  struct class_rw_t {     uint32_t flags;     uint32_t version;     const class_ro_t *ro;     method_list_t * methods;    // 方法列表     property_list_t *properties;    // 属性列表     const protocol_list_t * protocols;  // 协议列表     Class firstSubclass;     Class nextSiblingClass;     char *demangledName; };  #define FAST_DATA_MASK          0x00007ffffffffff8UL struct class_data_bits_t {     uintptr_t bits; public:     class_rw_t* data() {         return (class_rw_t *)(bits & FAST_DATA_MASK);     } };  /* OC对象 */ struct xbt_objc_object {     void *isa; };  /* 类对象 */ struct xbt_objc_class : xbt_objc_object {     Class superclass;     cache_t cache;     class_data_bits_t bits; public:     class_rw_t* data() {         return bits.data();     }          xbt_objc_class* metaClass() {         return (xbt_objc_class *)((long long)isa & ISA_MASK);     } };  #endif /* xbtClassInfo_h */ 

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