元类(meta class)

时间：2023-01-17 14:39:23

元类(meta class)，这个名字想必很多人都听过，网上也有很多关于元类的介绍，今天我就按照自己这两天的理解来简单探讨一下这个玩意，有误之处还望指出。

首先，下载objc源码，源码地址:https://opensource.apple.com/tarballs/objc4/
打开链接后会发现有很多版本，我直接下载的最新版(709版本)

认识NSObject

1.打开objc工程的NSObject.h，找到NSObject类的定义

@interface NSObject <NSObject> {

    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;  //发现NSObject包含一个Class对象

}

2.继续查看Class类型

typedef struct objc_class *Class;

3.继续查看objc_class类型

struct objc_class : objc_object {  //objc_class继承自objc_object

    Class superclass;

    const char *name;

    uint32_t version;

    uint32_t info;

    ...

}

4.查看objc_object类型

struct objc_object {

private:

    isa_t isa;  //这个东西好像很牛逼，继续看一下

    ...

}

5.查看isa_t类型

union isa_t

{

    isa_t() { }

    isa_t(uintptr_t value) : bits(value) { }

    Class cls;    //诶，这个东西又出现了

    uintptr_t bits;

}

简单用图片表示一下：

元类(meta class)
图-1

那么简单总结一下就是，NSObject包含一个Class，Class中包含一个superclass和cls

meta class 获取

1.打开objc工程的runtime.h，找到meta class的获取接口

Class objc_getMetaClass(const char *name) {

    //下面代码进行了简化

    //1.通过类名找到类对象(注意不是类实例对象)

    Class cls = objc_getClass (aClassName);

    //2.返回上面图-1中最里面的cls

    return cls->isa.cls;

}

2.meta class的获取其实就是获取类对象包含的cls，而我们在实际开发中是不能调用到cls的，这时，可以通过object_getClass来实现。

查看object_getClass的实现

Class object_getClass(id obj) {

    //下面代码经过简化

    return obj->isa.cls;  //也是返回cls

}

通过测试代码来分析源码

//引入rumtime头文件

#import <objc/objc-runtime.h>

//定义一个简单的类

@interface Father : NSObject

@property (nonatomic, strong) NSString *name;

@end

//各种实例打印

    Father* f = [[Father alloc] init];

    NSLog(@"f address:%p", f);

    NSLog(@"[f class] address:%p", [f class]);

    NSLog(@"[Father class] address:%p", [Father class]);

    NSLog(@"objc_getMetaClass address:%p", objc_getMetaClass("Father"));

    NSLog(@"objc_getClass address:%p", object_getClass([Father class]));

打印结果：

打印结果：

2017-04-26 11:46:37.104 runtimeDemo[190:22480332] f address:0x600000011e70

2017-04-26 11:46:37.104 runtimeDemo[190:22480332] [f class] address:0x1063d5ff0

2017-04-26 11:46:37.105 runtimeDemo[190:22480332] [Father class] address:0x1063d5ff0

2017-04-26 11:46:37.105 runtimeDemo[190:22480332] objc_getMetaClass address:0x1063d5fc8

2017-04-26 11:46:37.105 runtimeDemo[190:22480332] objc_getClass address:0x1063d5fc8

通过结果进行分析：

  • 类实例对象本身不是元类
  • 类实例对象通过class方法获取到的对象为类对象，[f class] == [Father class]
  • 通过类对象调用的object_getClass得到的是meta class

meta class 继承

元类(meta class)
meta class继承图

这是一张很牛逼的图，我们用尽量简单的代码来测试一下：

    Son *s = [[Son alloc] init];    //Instance of Subclass

    Class cls = [s class];     //Subclass class

    Class meta = object_getClass(cls);  //Subclass meta

    Class superclass = [cls superclass];

    Class supermeta = [meta superclass];

    Class supermeta2 = object_getClass(superclass);

    Class rootclass = [superclass superclass];

    Class rootmeta = [supermeta superclass];

    Class rootmeta2 = object_getClass(rootclass);

    Class nilclass = [rootclass superclass];

    Class superrootmeta = [rootmeta superclass];

    NSLog(@"s address:%p", s);

    NSLog(@"cls address:%p", cls);

    NSLog(@"meta address:%p", meta);

    NSLog(@"superclass address:%p", superclass);

    NSLog(@"supermeta address:%p", supermeta);

    NSLog(@"supermeta2 address:%p", supermeta2);

    NSLog(@"rootclass address:%p", rootclass);

    NSLog(@"rootmeta address:%p", rootmeta);

    NSLog(@"rootmeta2 address:%p", rootmeta2);

    NSLog(@"nilclass address:%p", nilclass);

    NSLog(@"superrootmeta address:%p", superrootmeta);

打印结果

2017-04-26 12:32:10.412 runtimeDemo[1194:22584480] s address:0x608000015700

2017-04-26 12:32:10.412 runtimeDemo[1194:22584480] cls address:0x10540f060

2017-04-26 12:32:10.412 runtimeDemo[1194:22584480] meta address:0x10540f038

2017-04-26 12:32:10.412 runtimeDemo[1194:22584480] superclass address:0x10540f0b0

2017-04-26 12:32:10.413 runtimeDemo[1194:22584480] supermeta address:0x10540f088

2017-04-26 12:32:10.413 runtimeDemo[1194:22584480] supermeta2 address:0x10540f088

2017-04-26 12:32:10.413 runtimeDemo[1194:22584480] rootclass address:0x105da8e88

2017-04-26 12:32:10.413 runtimeDemo[1194:22584480] rootmeta address:0x105da8e38

2017-04-26 12:32:10.413 runtimeDemo[1194:22584480] rootmeta2 address:0x105da8e38

2017-04-26 12:32:10.413 runtimeDemo[1194:22584480] nilclass address:0x0

2017-04-26 12:32:10.413 runtimeDemo[1194:22584480] superrootmeta address:0x105da8e88

通过结果可以看出，结果与图示相符。

FAQ:
1.class方法和object_getClass有区别么？
细心的朋友可能发现了，上面有的时候用class方法，有的时候用object_getClass方法。让我们看一下源码

+ (Class)class {

    return self;

}

- (Class)class {

    return object_getClass(self);

}
  • 类方法class，返回的是self，所以当查找meta class时，需要对类对象调用object_getClass方法
  • 实例方法class，内部实现就是调用的object_getClass方法，
    即实例对象调用class，或对实例对象使用object_getClass()时，返回的确实是实例对象的cls，但实例对象内部的cls保存的是类对象，而不是meta class

ps: 附上一些有关meta class的文章
http://www.jianshu.com/p/45fe90253519
http://blog.csdn.net/beclosedtomyheart/article/details/50164353
http://blog.csdn.net/windyitian/article/details/19810875

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