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iOS底層原理（一）Objective-C的本質

2021-03-06 07:31:14 移動端開發

我們平時撰寫的Objective-C代碼，底層實作其實都是C\C++代碼，所以Objective-C的面向物件都是基于C\C++的資料結構實作的

OC物件的本質

Objective-C的物件、類主要是基于C\C++的結構體實作的

通過下面的命令可以將OC代碼轉換為C++代碼來查看

clang -rewrite-objc OC源檔案 -o 輸出的CPP檔案

由于Clang會根據不同平臺轉換的C++代碼有所差異，所以針對iOS平臺用下面的命令來轉換

// 意為：通過Xcode運行iPhone平臺arm64架構，重寫OC檔案到C++檔案
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc OC源檔案 -o 輸出的CPP檔案

如果需要鏈接其他框架，使用-framework引數，比如-framework UIKit

凡是繼承自NSObject的物件，都會自帶一個型別是Class的isa的成員變數，將其轉成C++，就可以看到NSObject本質上是一個叫做NSObject_IMPL的結構體，其成員變數isa本質上也是一個指向objc_class結構體的指標

OC物件的記憶體布局

一個OC物件在記憶體中的布局是這樣的，系統會在堆中開辟一塊記憶體空間存放該物件，這塊空間里還包含成員變數和isa指標，然后堆疊里的區域變數指向這塊存盤空間的地址

OC物件的記憶體占用大小

系統會給NSObject物件自動分配16個位元組的記憶體，而NSObject物件實際只占用了8個位元組的記憶體，這8個位元組的大小就是成員變數isa指標的大小，多余的8個位元組是系統為了記憶體對齊而分配的

// 獲取實體物件的記憶體大小，實際是獲取物件成員變數的記憶體大小
#import <objc/runtime.h>class_getInstanceSize([NSObject class]);// 獲取實體物件的記憶體大小，實際是獲取系統真正分配了多少記憶體#import <malloc/malloc.h>malloc_size((__bridge const void *)obj);


NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
        
// 獲得NSObject實體物件的成員變數所占用的大小 >> 8
NSLog(@"%zd", class_getInstanceSize([NSObject class]));
   
// 獲得obj指標所指向記憶體的大小 >> 16
NSLog(@"%zd", malloc_size((__bridge const void *)obj));

驗證方法

1.原始碼驗證

下載蘋果開源框架 https://opensource.apple.com/tarballs/objc4/

選擇最大版本下載

在頭檔案objc-runtime-new.h中找到對應代碼

 inline size_t instanceSize(size_t extraBytes) const {
   if (fastpath(cache.hasFastInstanceSize(extraBytes))) {
       return cache.fastInstanceSize(extraBytes);
   }

   size_t size = alignedInstanceSize() + extraBytes;
   // CF requires all objects be at least 16 bytes.
   // 只要小于16個位元組都會被賦值16
   if (size < 16) size = 16;
   return size;
}
2.記憶體驗證

運行Xcode，選擇Debug->Debug Workflow -> View Memory查看記憶體資料

輸入obj的記憶體地址可以看到只有前8個位元組有值，但已經分配了16個位元組的記憶體空間

3.LLDB列印驗證

利用LLDB的memory read讀取物件的記憶體地址，可以看到也是分配的16個位元組

OC物件的分類

OC物件主要分為三種

  • instance物件（實體物件）
  • class物件（類物件）
  • meta-class物件（元類物件）

instance物件

instance物件就是通過類alloc出來的物件，每次呼叫alloc都會產生新的instance物件

// object1、object2是NSObject的instance物件（實體物件）
NSObject *object1 = [[NSObject alloc] init];
NSObject *object2 = [[NSObject alloc] init];

// 通過列印可以看出，它們是不同的兩個物件，分別占據著兩塊不同的記憶體
NSLog(@"instance - %p %p",
	    object1,
	    object2);

instance物件在記憶體中存盤的資訊

  • isa指標
  • 其他成員變數的具體值

class物件

每個類在記憶體中有且只有一個class物件

Class objectClass1 = [object1 class];
Class objectClass2 = [object2 class];
Class objectClass3 = object_getClass(object1);
Class objectClass4 = object_getClass(object2);
Class objectClass5 = [NSObject class];

// 通過列印可以看出，上面幾個方法回傳的都是同一個類物件，記憶體地址都一樣
NSLog(@"class - %p %p %p %p %p %d",
		objectClass1,
		objectClass2,
		objectClass3,
		objectClass4,
		objectClass5);

注意：class方法回傳的一直是類物件，所以哪怕這樣寫還是會回傳類物件

Class objectMetaClass2 = [[[NSObject class] class] class];

class物件在記憶體中存盤的資訊

  • isa指標- superclass指標- 類的屬性資訊（@property）、類的物件方法資訊（instance method）- 類的協議資訊（protocol）、類的成員變數資訊（ivar）
  • ....

meta-class物件

objectMetaClass是NSObject的meta-class物件（元類物件），每個類在記憶體中有且只有一個meta-class物件

Class objectMetaClass = object_getClass(objectClass5);

meta-class物件和class物件的記憶體結構是一樣的，但是用途不一樣，在記憶體中存盤的資訊主要包括

  • isa指標- superclass指標- 類的類方法資訊（class method）
  • ....

使用class_isMetaClass(Class _Nullable cls)來查看Class是否為meta-class的方法

NSLog(@"objectMetaClass - %p %d", objectMetaClass, class_isMetaClass(objectMetaClass));

isa和superclass

每個類的實體物件、類物件、元類物件都有一個isa指標

  • instance的isa指向class - 當呼叫物件方法時，通過instance的isa找到class，最后找到物件方法的實作進行呼叫

  • class的isa指向meta-class - 當呼叫類方法時，通過class的isa找到meta-class，最后找到類方法的實作進行呼叫

  • meta-class的isa指向基類的meta-class每個類的類物件、元類物件都有一個superclass指標

  • class的superclass指標指向父類的class

    • 如果沒有父類，superclass指標為nil

  • meta-class的superclass指向父類的meta-class

    • 基類的meta-class的superclass指向基類的class

instance呼叫物件方法的軌跡

  • isa找到class，方法不存在，就通過superclass找父類

class呼叫類方法的軌跡

  • isa找meta-class，方法不存在，就通過superclass找父類

Class型別的底層結構

我們可以從原始碼objc-runtime-new.h檔案中找到Class型別的本質是結構體objc_class型別，里面包含了superclass指標、cache方法快取，以及獲取具體的類資訊的class_data_bits_t型別的屬性表

struct objc_class : objc_object {
    // Class ISA;
    // superclass指標
    Class superclass;
    // 方法快取
    cache_t cache;             // formerly cache pointer and vtable
    // 用于獲取具體的類資訊
    class_data_bits_t bits;    // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags
    
    // rw意為readwrite，可讀可寫，t意為table，表格
    class_rw_t *data() const {
        return bits.data();
    }
    void setData(class_rw_t *newData) {
        bits.setData(newData);
    }
}

繼承的父類objc_object里有一個isa指標

// 繼承的父類結構體里面有一個isa指標
struct objc_object {
private:
	isa_t isa;
	
public:

    Class ISA(bool authenticated = false);
    Class rawISA();
    Class getIsa();
    uintptr_t isaBits() const;
    
    ....
};

分析class_data_bits_t這個型別里面的結構可以看出，bits & FAST_DATA_MASK就可以得到class_rw_t型別的表的記憶體

// class_data_bits_t結構體里的具體分析
struct class_data_bits_t {
    friend objc_class;

    class_rw_t* data() const {
        return (class_rw_t *)(bits & FAST_DATA_MASK);
    }
    
    void setData(class_rw_t *newData)
    {
        ASSERT(!data()  ||  (newData->flags & (RW_REALIZING | RW_FUTURE)));
        
        uintptr_t newBits = (bits & ~FAST_DATA_MASK) | (uintptr_t)newData;
        atomic_thread_fence(memory_order_release);
        bits = newBits;
    }
}

分析class_rw_t這個型別里面的結構可以看出，里面有方法串列、屬性串列、協議串列，以及class_ro_t型別的屬性表

// class_rw_t結構體里的具體分析
struct class_rw_t {
    // Be warned that Symbolication knows the layout of this structure.
    uint32_t flags;
    uint16_t witness;
#if SUPPORT_INDEXED_ISA
    uint16_t index;
#endif

// ro意為readonly，只讀
const class_ro_t *ro() const {
   auto v = get_ro_or_rwe();
   if (slowpath(v.is<class_rw_ext_t *>())) {
       return v.get<class_rw_ext_t *>(&ro_or_rw_ext)->ro;
   }
   return v.get<const class_ro_t *>(&ro_or_rw_ext);
}

void set_ro(const class_ro_t *ro) {
   auto v = get_ro_or_rwe();
   if (v.is<class_rw_ext_t *>()) {
       v.get<class_rw_ext_t *>(&ro_or_rw_ext)->ro = ro;
   } else {
       set_ro_or_rwe(ro);
   }
}

// 方法串列
const method_array_t methods() const {
   auto v = get_ro_or_rwe();
   if (v.is<class_rw_ext_t *>()) {
       return v.get<class_rw_ext_t *>(&ro_or_rw_ext)->methods;
   } else {
       return method_array_t{v.get<const class_ro_t *>(&ro_or_rw_ext)->baseMethods()};
   }
}

// 屬性串列
const property_array_t properties() const {
   auto v = get_ro_or_rwe();
   if (v.is<class_rw_ext_t *>()) {
       return v.get<class_rw_ext_t *>(&ro_or_rw_ext)->properties;
   } else {
       return property_array_t{v.get<const class_ro_t *>(&ro_or_rw_ext)->baseProperties};
   }
}

// 協議串列
const protocol_array_t protocols() const {
   auto v = get_ro_or_rwe();
   if (v.is<class_rw_ext_t *>()) {
       return v.get<class_rw_ext_t *>(&ro_or_rw_ext)->protocols;
   } else {
       return protocol_array_t{v.get<const class_ro_t *>(&ro_or_rw_ext)->baseProtocols};
   }
}

分析class_ro_t這個型別的結構可以看出，instanceSize意為實體物件所占用的記憶體空間，name存盤的是類名，ivars存盤的成員變數列表

struct class_ro_t {
    uint32_t flags;
    uint32_t instanceStart;
    // 實體物件占用記憶體大小空間
    uint32_t instanceSize;
#ifdef __LP64__
    uint32_t reserved;
#endif

	// 類名
	explicit_atomic<const char *> name;
	void *baseMethodList;
    protocol_list_t * baseProtocols;
    // 成員變數串列
    const ivar_list_t * ivars;
}

總結：

上述分析可以簡單用一張圖來概述

isa指標

在arm64架構之前，isa就是一個普通的指標，存盤著Class、Meta-Class物件的記憶體地址

從arm64架構開始，對isa進行了優化，變成了一個isa_t型別的共用體（union）結構，共用體就是多種資料結構都共用同一塊存盤空間，里面包含了bits、cls、ISA_BITFIELD結構體以及其他的函式或變數，它們都是共用同一塊記憶體空間的

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

    uintptr_t bits;
    
private:
    Class cls;

public:
#if defined(ISA_BITFIELD)
    struct {
        ISA_BITFIELD; // 現在的版本用一個宏來定義 
    };
}

在isa.h中查看ISA_BITFIELD這個結構體，里面的每一個值都是位域，不同架構下的掩碼和位域都是不一樣的，我們只以arm64架構的來分析

// 在isa.h中查看ISA_BITFIELD
// 每個變數后面標的數字就是位域
// 類似ISA_MASK這種宏的都叫掩碼

# if __arm64__
#   if __has_feature(ptrauth_calls) || TARGET_OS_SIMULATOR
#     define ISA_MASK        0x007ffffffffffff8ULL
#     define ISA_MAGIC_MASK  0x0000000000000001ULL
#     define ISA_MAGIC_VALUE 0x0000000000000001ULL
#     define ISA_HAS_CXX_DTOR_BIT 0
#     define ISA_BITFIELD                                                      \
        uintptr_t nonpointer        : 1;                                       \
        uintptr_t has_assoc         : 1;                                       \
        uintptr_t weakly_referenced : 1;                                       \
        uintptr_t shiftcls_and_sig  : 52;                                      \
        uintptr_t has_sidetable_rc  : 1;                                       \
        uintptr_t extra_rc          : 8
#     define RC_ONE   (1ULL<<56)
#     define RC_HALF  (1ULL<<7)
#   else
#     define ISA_MASK        0x0000000ffffffff8ULL
#     define ISA_MAGIC_MASK  0x000003f000000001ULL
#     define ISA_MAGIC_VALUE 0x000001a000000001ULL
#     define ISA_HAS_CXX_DTOR_BIT 1
#     define ISA_BITFIELD                                                      \
        uintptr_t nonpointer        : 1;                                       \
        uintptr_t has_assoc         : 1;                                       \
        uintptr_t has_cxx_dtor      : 1;                                       \
        uintptr_t shiftcls          : 33; /*MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x1000000000*/ \
        uintptr_t magic             : 6;                                       \
        uintptr_t weakly_referenced : 1;                                       \
        uintptr_t unused            : 1;                                       \
        uintptr_t has_sidetable_rc  : 1;                                       \
        uintptr_t extra_rc          : 19
#     define RC_ONE   (1ULL<<45)
#     define RC_HALF  (1ULL<<18)
#   endif

# elif __x86_64__
	....
# else
#   error unknown architecture for packed isa
# endif

// SUPPORT_PACKED_ISA
#endif

每一位位域對應的二進制位的排序都是從右向左的，下面是對應的每個位域的含義

上述代碼里類似ISA_MASK這樣的值都是掩碼，以掩碼ISA_MASK為例，轉成二進制發現對應是1的部分都是用來取值的

而且一共有33位的1，正好對應著shiftcls這個位域的位數，shiftcls又是存盤著類物件和元類物件的地址值，那么就能說明在arm64架構之后的isa里存盤著更多的資訊，需要&ISA_MASK進行一次位運算之后才能將類物件和元類物件的真實地址值取出來

位運算的運用實體

利用共用體和位運算來優化屬性的記憶體空間

創建Person.h檔案，然后手動實作setter和getter

@interface Person : NSObject
//@property (assign, nonatomic, getter=isTall) BOOL tall;
//@property (assign, nonatomic, getter=isRich) BOOL rich;
//@property (assign, nonatomic, getter=isHansome) BOOL handsome;

- (void)setTall:(BOOL)tall;
- (void)setRich:(BOOL)rich;
- (void)setHandsome:(BOOL)handsome;

- (BOOL)isTall;
- (BOOL)isRich;
- (BOOL)isHandsome;

@end

利用共用體的本質，在Person.m的類擴展中創建一個私有的共用體型別的變數

@interface Person()
{
    union {
        char bits;
        
        struct {
            char tall : 1;
            char rich : 1;
            char handsome : 1;
        };
    } _tallRichHandsome;
}
@end

該共用體一共只占有1個位元組，都是根據char bits來分配大小的，而sturct結構體是對這1個位元組大小的占用做說明的，里面每一個的1就是位域，指明占用了1個二進制位，雖然是char型別的，但都是根據位域后面給定的值來確定實際占用大小的，tall、rich、handsome三個變數都是占用著同一個記憶體區域，也就是值都會存盤在一個位元組里，這就是共用體的本質，這么做主要是為了做優化，節省記憶體空間，而且寫不寫這個結構體都是根據char bits來確定了分配空間大小的，沒有影響的

由于上述結構體里的三個變數占用一個位元組大小就足夠了，那么我們對應每一個變數用一個二進制位來存取值，我們先分別設定三個掩碼對應三個值

// 0x0000 0001
#define TallMask (1<<0)
// 0x0000 0010
#define RichMask (1<<1)
// 0x0000 0100
#define HandsomeMask (1<<2)

setter的實作如下，如果引數為YES，那么將掩碼進行按位或運算；如果引數為NO，那么先將掩碼取反，然后再進行按位與運算

@implementation Person

- (void)setTall:(BOOL)tall
{
    if (tall) {
        _tallRichHandsome.bits |= TallMask;
    } else {
        _tallRichHandsome.bits &= ~TallMask;
    }
}

- (void)setRich:(BOOL)rich
{
    if (rich) {
        _tallRichHandsome.bits |= RichMask;
    } else {
        _tallRichHandsome.bits &= ~RichMask;
    }
}

- (void)setHandsome:(BOOL)handsome
{
    if (handsome) {
        _tallRichHandsome.bits |= HandsomeMask;
    } else {
        _tallRichHandsome.bits &= ~HandsomeMask;
    }
}

@end

getter的實作如下，先將掩碼進行按位與運算，然后再取反兩次；因為回傳值是BOOL型別，那么不是0就是1，所以按位與運算后的值只要不是0的都是有值的，那么取反兩次肯定就得到的不是0就是1了

- (BOOL)isTall
{
    return !!(_tallRichHandsome.bits & TallMask);
}

- (BOOL)isRich
{
    return !!(_tallRichHandsome.bits & RichMask);
}

- (BOOL)isHandsome
{
    return !!(_tallRichHandsome.bits & HandsomeMask);
}

如此一來，我們就做到了優化了屬性的記憶體空間，而且也實作了setter和getter

利用位運算進行位移列舉的實作

創建一個位移列舉，每一個值都對應一個二進制位

typedef enum {
	OptionsNone = 0,    // 0b0000
  	OptionsOne = 1<<0,   // 0b0001
	OptionsTwo = 1<<1,   // 0b0010
  	OptionsThree = 1<<2, // 0b0100
  	OptionsFour = 1<<3   // 0b1000
} Options;

和對應的列舉值進行按位與運算，就能得到是否存在該列舉值

@implementation ViewController

- (void)setOptions:(Options)options
{
    if (options & OptionsOne) {
        NSLog(@"包含了OptionsOne");
    }
    
    if (options & OptionsTwo) {
        NSLog(@"包含了OptionsTwo");
    }
    
    if (options & OptionsThree) {
        NSLog(@"包含了OptionsThree");
    }
    
    if (options & OptionsFour) {
        NSLog(@"包含了OptionsFour");
    }
}

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
	[self setOptions: OptionsOne | OptionsFour];
}

@end

面試題

1.一個NSObject物件占用多少記憶體？

系統分配了16個位元組給NSObject物件（通過malloc_size函式獲得）
但NSObject物件內部只使用了8個位元組的空間（64bit環境下，可以通過class_getInstanceSize函式獲得）

2.看下面代碼，分別描述Person和Student對應的記憶體占用

@interface Person : NSObject
{
    int _height;
}
@end

@interface Student : Person
{
    int _weight;
}
@end

Person *p = [[Person alloc] init];               
NSLog(@"%zd %zd", class_getInstanceSize([Person class]), // 16
              malloc_size((__bridge const void *)(p))); // 16
        
Student *s = [[Student alloc] init];
NSLog(@"%zd %zd", class_getInstanceSize([Student class]), // 16
              malloc_size((__bridge const void *)(s))); // 16

默認在64bit處理器下，由于Person繼承自NSObject，所以根據記憶體對齊，系統給NSObject物件分配了16個位元組存放isa指標，Person的成員變數height由于是Int型別，占用4個位元組，因為isa指標實際只占用了8個位元組，還有多余的8個位元組空間，所以無需再多分配記憶體，那么Person的實際占用和系統分配都是16個位元組（記憶體對齊一般以成員變數占比最大的倍數來增加：isa指標占用8個位元組，占用最大，所以是8的倍數）

Student繼承自Person，isa指標和成員變數height實際占用了12個位元組，還有多余的4個位元組，而成員變數weight正好又占用4個位元組，那么也不用再分配更多的記憶體空間，Stuent物件的實際占用和系統分配也都是16個位元組

3.看下面代碼，描述Person的記憶體占用

@interface Person : NSObject
{
    int _age;
    int _height;
    int _no;
}
@end

Person *p = [[Person alloc] init];               
NSLog(@"%zd %zd", class_getInstanceSize([Person class]), // 24
              malloc_size((__bridge const void *)(p))); // 32

默認在64bit處理器下，由于Person繼承自NSObject，里面的isa指標實際占用了8個位元組，而Person里面有三個Int型別的成員變數，實際占用是12個位元組，由于結構體的記憶體對齊原則，系統要分配24個位元組（也就是3倍的isa指標的8個位元組）才能容納所有的成員變數，所以Person物件的實際占用為24個位元組，

但系統本身都會以16的倍數來進行記憶體分配，所以要分配大于實際占用位元組的兩倍才可以，所以Person物件的系統分配為分配32個位元組

4.看下面代碼，簡述Student的物件方法呼叫軌跡，然后分別注釋掉 + (void)test 方法和 - (void)test 方法后會怎樣呼叫

@interface NSObject (Test)

+ (void)test;
- (void)test;

@end

@implementation NSObject (Test)

+ (void)test
{
    NSLog(@"+[NSObject test] - %p", self);
}

- (void)test
{
    NSLog(@"-[NSObject test] - %p", self);
}

@interface Person : NSObject

+ (void)test;
- (void)test;
@end

@interface Student : Person

+ (void)test;
- (void)test;
@end


 Student *s = [[Student alloc] init];
[s test];
[Student test];

1.[s test] 這個方法呼叫，首先Student的實體物件會根據isa指標去Student的類物件里面查找- (void)test方法，如果找到了則呼叫該方法，如果沒找到，那么就根據superclass指標去父類Person的類物件里查找，如果找到了則呼叫Person的- (void)test方法，如果沒找到，那么就根據superclass指標去基類NSObject的類物件里查找，如果找到了則呼叫NSObject的- (void)test方法，

如果注釋掉了NSObject的- (void)test方法，那么Student實體物件在基類NSObject的類物件里也找不到該方法，由于NSObject類物件的superclass指標指向nil，那么就會crash

2.[Student test] 這個方法呼叫，首先Student的類物件會根據isa指標去Student的元類物件里查找+ (void)test方法，如果找到了則呼叫該方法，如果沒找到，那么就根據superclass指標去父類Person的元類物件里查找，如果找到了則呼叫Person的+ (void)test方法，如果沒找到，那么就根據superclass指標去基類NSObject的元類物件里查找，如果找到了則呼叫NSObject的+ (void)test方法，

如果注釋掉了NSObject的+ (void)test方法，那么Student的類物件在基類NSObject的元類物件里也找不到該方法，由于NSObject元類物件的superclass指標指向NSObject的類物件，所以就會呼叫NSObject類物件的- (void)test方法，

如果NSObject的兩個方法都注釋掉了，那么由于上一步的邏輯會去NSObject類物件里呼叫- (void)test方法，該方法也找不到，那么NSObject類物件的superclass指標是指向nil的，最后還是會crash

iOS的訊息機制本質就是訊息呼叫，所以不會真的區分類方法和物件方法，都是根據方法名進行查找

5.isMemberOfClass、isKindOfClass、isSubclassOfClass的區別，并說下原理

我們先通過一段代碼列印可以得知

Person *person = [[Person alloc] init]; // Person物件
NSObject *obj = [[NSObject alloc] init]; // NSObject物件
   
Class person_class = [person class]; // Person類物件
Class obj_class = [obj class]; // NSObject類物件
   
Class person_meta_class = object_getClass(person_class); // Person元類物件
Class obj_meta_class = object_getClass(obj_class); // NSObject元類物件
   
Class person_meta_meta_class = object_getClass(person_meta_class); // NSObject元類物件
Class obj_meta_meta_class = object_getClass(obj_meta_class); // NSObject元類物件
   
// Person物件, NSObject物件, Person類物件，NSObject類物件
NSLog(@"%@, %@, %@, %@", person, obj, person_class, obj_class);
// Person元類物件, NSObject元類物件, NSObject元類物件，NSObject元類物件
NSLog(@"%@, %@, %@, %@", person_meta_class, obj_meta_class, person_meta_meta_class, obj_meta_meta_class);

isMemberOfClass

我們在objc4原始碼的NSObject.mm里可以看到，isMemberOfClass的類方法會拿到isa指標所指的物件和傳進來的型別做比較；物件方法會拿當前類物件來做比較

+ (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    return self->ISA() == cls;
}

- (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    return [self class] == cls;
}

我們可以通過一段代碼列印來分析比較

// Person類物件, Person類物件
NSLog(@"%d", [person isMemberOfClass:person_class]); // 1
// Person類物件, NSObject類物件
NSLog(@"%d", [person isMemberOfClass:obj_class]); // 0
// NSObject類物件, NSObject類物件
NSLog(@"%d", [obj isMemberOfClass:obj_class]); // 1
   
// Person元類物件, Person類物件
NSLog(@"%d", [person_class isMemberOfClass:person_class]); // 0
// Person元類物件, NSObject類物件
NSLog(@"%d", [person_class isMemberOfClass:obj_class]); // 0
// NSObject元類物件, NSObject類物件
NSLog(@"%d", [obj_class isMemberOfClass:obj_class]); // 0
   
// Person元類物件, Person元類物件
NSLog(@"%d", [person_class isMemberOfClass:person_meta_class]); // 1
// Person元類物件, NSObject元類物件
NSLog(@"%d", [person_class isMemberOfClass:obj_meta_class]); // 0
// NSObject元類物件, NSObject元類物件
NSLog(@"%d", [obj_class isMemberOfClass:obj_meta_class]); // 1
   
// 所有型別的元類物件的isa指標都指向NSObject的元類物件，包括NSObject的元類物件自己

// NSObject元類物件, Person元類物件
NSLog(@"%d", [person_meta_class isMemberOfClass:person_meta_class]); // 0
// NSObject元類物件, NSObject元類物件
NSLog(@"%d", [person_meta_class isMemberOfClass:obj_meta_class]); // 1
// NSObject元類物件, NSObject元類物件
NSLog(@"%d", [obj_meta_class isMemberOfClass:obj_meta_class]); // 1

isKindOfClass

isKindOfClass的類方法會拿到isa指標所指向的物件以及該物件的superclass指標所指向的物件和傳進來的型別做比較；物件方法會拿當前類物件以及該物件的superclass指標所指向的物件來做比較

+ (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
    for (Class tcls = self->ISA(); tcls; tcls = tcls->getSuperclass()) {
        if (tcls == cls) return YES;
    }
    return NO;
}

- (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
    for (Class tcls = [self class]; tcls; tcls = tcls->getSuperclass()) {
        if (tcls == cls) return YES;
    }
    return NO;
}

我們可以通過一段代碼列印來分析比較

// Person類物件, Person類物件
NSLog(@"%d", [person isKindOfClass:person_class]); // 1
// Person類物件, NSObject類物件
NSLog(@"%d", [person isKindOfClass:obj_class]); // 1
// NSObject類物件, NSObject類物件
NSLog(@"%d", [obj isKindOfClass:obj_class]); // 1
    
// Person元類物件, Person類物件
NSLog(@"%d", [person_class isKindOfClass:person_class]); // 0
// Person元類物件的superclass指向NSObject元類物件，而NSObject元類物件的superclass指向的就是NSObject類物件
// Person元類物件, NSObject類物件
NSLog(@"%d", [person_class isKindOfClass:obj_class]); // 1
// NSObject元類物件, NSObject類物件
NSLog(@"%d", [obj_class isKindOfClass:obj_class]); // 1
    
// Person元類物件, Person元類物件
NSLog(@"%d", [person_class isKindOfClass:person_meta_class]); // 1
// Person元類物件, NSObject元類物件
NSLog(@"%d", [person_class isKindOfClass:obj_meta_class]); // 1
// NSObject元類物件, NSObject元類物件
NSLog(@"%d", [obj_class isKindOfClass:obj_meta_class]); // 1
    
// NSObject元類物件, Person元類物件
NSLog(@"%d", [person_meta_class isKindOfClass:person_meta_class]); // 0
// NSObject元類物件, NSObject元類物件
NSLog(@"%d", [person_meta_class isKindOfClass:obj_meta_class]); // 1
// NSObject元類物件, NSObject元類物件
NSLog(@"%d", [obj_meta_class isKindOfClass:obj_meta_class]); // 1

isSubclassOfClass

isSubclassOfClass的類方法會拿到當前類物件以及superclass指標所指向的對象和傳進來的型別做比較；該方法沒有物件方法

+ (BOOL)isSubclassOfClass:(Class)cls {
    for (Class tcls = self; tcls; tcls = tcls->getSuperclass()) {
        if (tcls == cls) return YES;
    }
    return NO;
}

我們可以通過一段代碼列印來分析比較

// Person類物件, Person類物件
NSLog(@"%d", [person_class isSubclassOfClass:person_class]); // 1
// Person類物件, NSObject類物件
NSLog(@"%d", [person_class isSubclassOfClass:obj_class]); // 1
// NSObject類物件, NSObject類物件
NSLog(@"%d", [obj_class isSubclassOfClass:obj_class]); // 1
    
// Person類物件, MJPerson元類物件
NSLog(@"%d", [person_class isSubclassOfClass:person_meta_class]); // 0
// Person類物件, NSObject元類物件
NSLog(@"%d", [person_class isSubclassOfClass:obj_meta_class]); // 0
// NSObject類物件, NSObject元類物件
NSLog(@"%d", [obj_class isSubclassOfClass:obj_meta_class]); // 0
    
// Person元類物件, Person元類物件
NSLog(@"%d", [person_meta_class isSubclassOfClass:person_meta_class]); // 1
// Person元類物件, NSObject元類物件
NSLog(@"%d", [person_meta_class isSubclassOfClass:obj_meta_class]); // 1
// NSObject元類物件, NSObject元類物件
NSLog(@"%d", [obj_meta_class isSubclassOfClass:obj_meta_class]); // 1
    
// Person元類物件, Person類物件
NSLog(@"%d", [person_meta_class isSubclassOfClass:person_class]); // 0
// Person元類物件, NSObject類物件
NSLog(@"%d", [person_meta_class isSubclassOfClass:obj_class]); // 1
// NSObject元類物件, NSObject類物件
NSLog(@"%d", [obj_meta_class isSubclassOfClass:obj_class]); // 1

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