iOS-class方法和objc_getClass方法

根据上一篇博客iOS-class、object_getClass、objc_getClass、objc_getMetaClass区别的研究发现，发现主要还是class方法和objc_getClass方法的区别，因此本篇文章主要讲述一下class方法和objc_getClass方法。

一、Object（objc实例对象），Class（类），Metaclass（元类），Rootclass(根类)，Rootclass‘s metaclass(根元类)

首先说下Objective-C中类的几种数据结构；在Objective-C的类型结构中，Object（实例），Class（类），Metaclass（元类），Rootclass(根类)，Rootclass‘s metaclass(根元类)，且这些都是对象。

我们可用过两张图了解一下上述类型中的关系图

1、经典的Objective-C的对象模型图

2、实例对象（Object），类（CLass），元类（Metaclass）之间的关系

实例对象（Object）：我们创建的一个对象或实例objc其实就是一个struct objc_object结构体，这个结构体只有一个成员变量，这是一个Class类型的变量isa，也是一个结构体指针，这个objc对象的isa指针指向他的类对象（即平时我们所说的类）

类（CLass）：存储Object实例的相关数据，如：实例方法列表、成员变量列表、属性列表。

元类（Metaclass）：存储Class相关的数据，如：类方法列表、类的信息等。

参考苹果官方公开源码

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二、class方法和objc_getClass方法

1、class方法

实例方法 - (CLass)class；

类方法 + (Classs)class

在苹果公开的官方objc源码，NSObject.mm文件中：

// 类方法，返回自身
+ (Class)class {return self;
}// 实例方法，查找isa（类）
- (Class)class {return object_getClass(self);
}

2、object_getClass方法

object_getClass(id _Nullable obj)

（1）传入参数：obj可能是instance对象、class对象、meta-class对象

（2）返回值：

【1】如果是instance对象，返回class对象

【2】如果是class对象，返回meta-class对象

【3】如果是meta-class对象，返回NSObject（基类）的meta-class对象

官方源码：

/***********************************************************************
* object_getClass.
* Locking: None. If you add locking, tell gdb (rdar://7516456).
**********************************************************************/
Class object_getClass(id obj)
{if (obj) return obj->getIsa();else return Nil;
}

三、objc对象类型

我们首先通过objc_getClass方法获取isa指针，即指向类对象的指针

objc_getMetaClass方法获取类对象中的isa指针，即指向元类对象的指针

代码如下：

Class c1 = objc_getClass("People");
Class c2 = objc_getMetaClass("People");NSLog(@"objc_getClass----              %p",c1);
NSLog(@"objc_getMetaClass----          %p",c2);

输出结果：

1、obj为实例对象

在Object-C中，Object本质上是一个struct，在这个struct中会保存一个名为isa的指针，该指针会指向该Object的类。定义如下所示：

/// Represents an instance of a class.
struct objc_object {Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};
/// A pointer to an instance of a class.
typedef struct objc_object *id;

我们初始化一个类的实例可以直接用id来定义，那么id就是上面这样定义的，所以类的实例初始化完了之后，它的内部就多了一个isa指针，这个指针类型指向的是struct objc_class的结构体，其实也就是指向了这个实例所属的类。

代码如下：

    //obj为实例对象id obj = [[People alloc]init];People *people = obj;/*----obj为实例对象----*/Class cls = [obj class];Class cls2 = object_getClass(obj);Class cls3 = [people class];Class cls4 = object_getClass(people);NSLog(@"");NSLog(@"----obj为实例对象----");NSLog(@"实例对象:class----              %p" , cls);NSLog(@"实例对象:object_getClass----    %p" , cls2);NSLog(@"实例对象:class----              %p" , cls3);NSLog(@"实例对象:object_getClass----    %p" , cls4);

输出结果：

当obj为实例变量时

object_getClass(obj)与[obj class]输出结果一直，均获得isa指针，即指向类对象的指针。

2、obj为Class类对象

在Objective-C中，任何类的定义都是对象（除了int、char等这些基本类型）。类和类的实例（对象）没有任何本质上的区别。任何对象都有isa指针。

我们打开Xcode中 <obc/runtime.h> 头文件或者苹果公开的objc官方源码runtime.h文件中，里面有一个结构体定义

struct object_class{Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !__OBJC2__Class super_class                        OBJC2_UNAVAILABLE;  // 父类const char *name                         OBJC2_UNAVAILABLE;  // 类名long version                             OBJC2_UNAVAILABLE;  // 类的版本信息，默认为0long info                                OBJC2_UNAVAILABLE;  // 类信息，供运行期使用的一些位标识long instance_size                       OBJC2_UNAVAILABLE;  // 该类的实例变量大小struct objc_ivar_list *ivars             OBJC2_UNAVAILABLE;  // 该类的成员变量链表struct objc_method_list *methodLists     OBJC2_UNAVAILABLE;  // 方法定义的链表struct objc_cache *cache                 OBJC2_UNAVAILABLE;  // 方法缓存struct objc_protocol_list *protocols     OBJC2_UNAVAILABLE;  // 协议链表
#endif
}OBJC2_UNAVAILABLE;

这个结构体其实就是我们所说的类，他的 Class isa这个指针的类型点进去会发现，定义如下：

// An opaque type that represents an Objective-C class.
typedef struct objc_class *Class;

原来isa指针指向的依然是个 objc_class 结构体，只不过为了语义化起个名字叫Class

代码如下：

    //obj为实例对象id obj = [[People alloc]init];People *people = obj;//classObj为类对象Class classObj = [obj class];/*----obj为类对象----*/Class clsc = [classObj class];Class clsc2 = object_getClass(classObj);NSLog(@"");NSLog(@"----obj为类对象----");NSLog(@"类对象:class----               %p" , clsc);NSLog(@"类对象:object_getClass----     %p" , clsc2);

输出结果：

当obj为类对象时

object_getClass(obj)返回类对象中的isa指针，即指向元类对象的指针；

[obj class]返回的则是类对象其本身

3、obj为Metaclass类（元类）对象

Metaclass元类与Class的结构是一样的，只是职能不同。

类（CLass）：存储Object实例的相关数据，如：实例方法列表、成员变量列表、属性列表。

元类（Metaclass）：存储Class相关的数据，如：类方法列表、类的信息等。我们可以参考头部实例对象（Object），类（CLass），元类（Metaclass）之间的关系图解

代码如下：

    //obj为实例对象id obj = [[People alloc]init];//classObj为类对象Class classObj = [obj class];//metaClassObj为元类对象Class metaClassObj = object_getClass(classObj);/*----obj为元类对象----*/Class clso = [metaClassObj class];Class clso2 = object_getClass(metaClassObj);NSLog(@"");NSLog(@"----obj为元类对象----");NSLog(@"元类对象:class----              %p" , clso);NSLog(@"元类对象:object_getClass----    %p" , clso2);

输出结果：

当obj为Metaclass（元类）对象时

object_getClass(obj)返回元类对象中的isa指针，因为元类对象的isa指针指向根类，所有返回的是根类对象的地址指针；

[obj class]返回的则是元类本身

4、obj为Rootclass类（根类）对象

Rootclass就是根类，任何类的Metaclass中的isa指针都是指向根类。且结构与Class结构是一样的。

代码如下：

    //obj为实例对象id obj = [[People alloc]init];//classObj为类对象Class classObj = [obj class];//metaClassObj为元类对象Class metaClassObj = object_getClass(classObj);//rootClassObj为根类对象Class rootClassObj = object_getClass(metaClassObj);/*----obj为根类对象----*/Class clsr = [rootClassObj class];Class clsr2 = object_getClass(rootClassObj);NSLog(@"");NSLog(@"----obj为根类对象----");NSLog(@"根类对象:class----              %p" , clsr);NSLog(@"根类对象:object_getClass----    %p" , clsr2);

输出结果：

当obj为Rootclass（根类）对象时

object_getClass(obj)返回根类对象中的isa指针，因为根类对象的isa指针指向Rootclass‘s metaclass(根元类)，即返回的是根元类的地址指针；

[obj class]返回的则是其本身。
因为根类的isa指针其实是指向本身的，所有根元类其实就是根类，所有输出的结果是一样的。

四、结论

1、object_getClass(obj)

返回的是obj的isa指针

2、[obj class]

（1）obj为实例对象
调用的是实例方法：- (Class)class，返回的obj对象中的isa指针；

（2）obj为类对象（包括元类和根类以及根元类）
调用的是类方法：+ (Class)class，返回的结果为调用者本身。

这时候我们再回过头看看Object-C的对象模型图，思考一下会发现

1、内存创建一个instance实例对象（People *people）,同时会创建一个与之对应的类对象（Class peopleClass）和元类对象（Class peopleMeta）;

注：实例对象通过calloc可创建多个，但类对象和元类对象在内存中只有一份，只创建一次；

2、对象的本质，其实是C语言的结构体struct，各个对象的内存结构为：

people：isa指针+仅存储Person类成员变量的值；

People：isa指针+superclass指针+存储成员变量的类型、名称，协议，对象方法等；

peopleMeta：isa指针+superclass指针+仅存储类方法；

3、isa指向：

people：指向类对象People；

People：指向元类对象peopleMeta；

peopleMeta：指向基类（Root，如：NSObject）的元类对象meta（基类的元类对象的isa指向该元类对象自己）；

4、superclass指向：

People：指向父类>>基类的类对象指向nil；

peopleMeta：指向父类>>基类的元类对象指向该基类的类对象；

GitHub示例代码Demo

参考文章：

iOS笔记--class方法和objc_getClass方法

object_getClass(obj)与[obj class]的区别

class和object_getClass方法区别