Objc - 对象之类对象和元类对象

Contents

1. 1. Objc 中的类（Class）
   1. 1.1. 类对象（class object）
      1. 1.1.1. 类对象的实质
      2. 1.1.2. 类对象和实例对象的区别
      3. 1.1.3. 类对象与类名
   2. 1.2. 元类对象（metaclass object）
      1. 1.2.1. 元类对象的实质
   3. 1.3. 类对象和元类对象的相关方法
      1. 1.3.1. object_getClass
      2. 1.3.2. class
      3. 1.3.3. class_isMetaClass
      4. 1.3.4. objc_allocateClassPair
2. 2. 参考资料

Objc 中的类（Class）

众所周知，在 Objc 中所有的对象都由类实例化而来，殊不知类本身也是一种对象。
在 Objc 中几乎所有的类都是 NSObject 的子类，NSObject类定义如下(忽略方法声明)：

@interface NSObject <NSObject> {
    Class  isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
}
@end

这个isa是什么呢？在 objc.h 中我们发现它仅仅是一个 typedef 的结构体(struct)定义，如下:

typedef struct objc_class *Class;

同样的objc_class又是什么呢？在 Objc2.0 中 objc_class定义如下：

struct objc_class {
    Class  isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !__OBJC2__
    Class  super_class  OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;

这里又出现了一个isa指针，这个 isa和上一个有什么区别和联系？

答：其实在 Objc 中任何类的定义都是一个对象。在编译的时候，编译器会给每一个类生成且只生成一个「描述其定义的对象」，也就是苹果公司所说的类对象（class object）；因为 Objc 和是一门动态语言，程序中所有的实例对象（instance object）是在运行时库生成的，而这个类对象（class object）就是运行时库用来创建实例对象（instance object）的依据。

再回到之前的问题，为什么实例对象（instance object）的isa指针指向的类对象（class object）里面还有一个isa指针？而这个类对象（class object）的 isa 指向的仍然是一个objc_class，它就是元类对象（metaclass object）；那么实例对象（instance object）、类对象（class object）、元类对象（metaclass object）之间的关系是怎样的呢？如下图：

类对象（class object）

类对象的实质

类对象是由编译器创建的；即在编译时所谓的类，就是指类对象。

官方文档中这样描述：The class object is the compiled version of the class.

任何直接或间接继承了 NSObject 的类，它的实例对象(instance object)中都有一个isa指针，指向它的类对象(class object)。这个类对象(class object)中存储了关于这个实例对象(instance object)所属的类定义的一切：包括变量、方法、遵守的协议等。因此类对象(class object)能访问所有关于这个类的信息，利用这些信息可以产生一个新的实例对象(instance object)，但是类对象不能访问任何实力对象的内容。
当调用一个类方法(class method)时，例如：[NSObject alloc]，事实上是发送了一个消息给它的类对象。

类对象和实例对象的区别

尽管类对象保留了一个类实例的原型，但它并不是实例本身；它没有自己的实例变量，也不能执行那些类的实例方法

类对象与类名

在代码中，类对象由类名表示。

举个例子：定义类 Person 继承 NSObject

int versionNumber = [Person version];

在上面的例子中，Person 类从 NSObject 继承 version方法来返回类的版本号；只有在消息表达式中作为接受者时，类名才代表类对象。

另外，类对象和其他对象一样也是id类型，例如：

id clazz = [anyObject class];
id pClazz = [Person class];

总之，类对象是一个功能完整的对象，所以也能被动态识别(dynamically typed)接收消息，从其他类继承方法。特殊之处在于它们是由编译器创建的，缺少它们自己的数据结构(实例变量)，只是在运行时产生实例的代理。

元类对象（metaclass object）

元类对象的实质

实际上，类对象是元类对象的一个实例，元类对象描述了一个类对象，就像类对象描述了普通的实例对象一样。不同的是元类的方法列表是类方法的集合，由类对象的选择器来响应；当一个类发送消息时候，objc_msgSend会通过类对象的isa指针定位到元类，并检查元类的方法列表（包括父类）来决定调用哪个方法。元类代替了类对象描述了类方法，就像类对象代替实例对象描述了实例化方法。

很显然，元类也是对象，也应该是其他类的实例，实际上元类是根元类(root class’s metaclass)的实例，而根元类是其自身的实例，即根元类的 isa 指针指向自身。

类的super_class指向其父类，而元类的 super_class 则指向父类的元类；元类的 super_class 链与类的super_class链平行，所以类方法的继承与实例方法的继承也是平行的。而根元类(root class’s metaclass)的 super_class指向根类(root class)，这样整个指针链就链起来了。

综上所述: 类对象(class object)保存的是关于实例对象的信息(ivar，实例方法等)，而元类对象(metaclass object)存储的是关于类的信息（类的版本，名字，类方法等）
要注意的是，类对象和元类对象的定义都是objc_class结构。其不同仅仅是在用途上，比如其中的方法列表在类对象(class object)中保存的是实例方法(instance method)，而在元类对象(metaclass object)中保存的则是类方法(class method)

类对象和元类对象的相关方法

object_getClass

object_getClass跟随实例的isa指针，返回此实例所属的类，对于实例对象(instance object)返回的是类(class)，而对于类(class)则返回的是元类(metacalss)

class

class方法对于实例对象(instance object)会返回类(class)，但对于类(class)则不会返回元类(metaclass)，而只会返回类本身，即[@“instance” class]则返回的是__NSCFConstantString；而[NSString class]则返回的是 NSString

class_isMetaClass

class_isMetaClass判断某类是否是元类

objc_allocateClassPair

使用objc_allocateClassPair可在运行时创建新的类对与元类对，使用class_addMethod和class_addIvar可向类中增加方法和实例变量，最后使用objc_registerClassPair注册后，就可以使用此类了。

参考资料

• https://blog.csdn.net/wzzvictory/article/details/8592492