类的分析

类的结构

在上一个章节，讲到了isa，然后直接引申到类，那么究竟什么是类呢，跟源码，看结构发现，Class实际上就是objc_class这么一个结构体。

objc_class又继承自objc_object。为什么objc_class中的第一个属性ISA会被注释？这个就是提醒开发者，这是一个隐藏属性，继承自objc_object的光环，看下objc_object你就知道了。

是不是一目了然？回到objc_class，类的结构有这四个属性：

// Class ISA;
Class superclass;
cache_t cache;             // formerly cache pointer and vtable
class_data_bits_t bits;

这四个属性拆开来看，
ISA：Class类型：typedef struct objc_class *Class；指针；
superclass：类型同上，顾名思义，父类；
cache_t：这个是一个结构体，用于缓存方法的imp，看下cache_t的结构：

class_data_bits_t：这个属性是一个struct结构体类型，我们所熟知的属性啊，成员变量就存储在这里。

类的创建时机

类的创建，这可能有点陌生。开发中一般都是创建个类的实例对象，比如创建个Person类的实例对象，然后怎样怎样。但是具体类是什么时候创建的呢？
类是在编译期就已经创建并加载到内存了。下面我们通过两种方式来验证：

lldb打印调试验证

如上图：将断点打在Person *person = [Person.class alloc];这一行，首先明确，断点到这儿的时候，这一样代码还没执行。person对象为nil。
好，开始lldb调试（这些指令和0x0000000ffffffff8的含义在这篇文章提到过）：
直接x/4xg 打印Person类，发现已经可以打印出数据，通过他的第一个属性isa也已经成功找到Person这个元类。所以说在创建Person对象之前，Person这个类就已经存在于内存之中。

MachOView查看验证

如果说上面的方法运行程序了，不足以说明类是在编译期创建的，那么这个方法来看；直接command + b 编译一下项目，然后在Products文件夹下边找到这个待执行文件，拖到MachOView中，


我们仅仅command + b 编译了一下工程，就已经可以在内存中找到这个Person类，这更加明确的验证了“类是在编译期就已经创建并加载到内存了。”

objc_object和NSObject

在没有翻源码之前的认知里，万物皆对象万物皆NSObject，类就是Class。但是翻了源码发现，Class其实是个objc_class的结构体，并且继承自objc_object。那么，这一一对应的两者objc_object和NSObject是什么关系呢？
其实OC的底层是由c实现的，objc_object可以说是用c来写的，但是我们开发中用的是OC啊，所以可以认为NSObject是objc_object的一种仿写，他们的本质其实是一样的。

类定义的那些属性和成员变量

类中定义一个属性，比如title，编译器会自动生成set和get方法，并且会创建一个带下划线的_title成员变量；类中定义一个成员变量，不会生成set和get方法。下面验证一下：

编译成cpp文件查看验证

在Person.m文件中添加一个属性title和成员变量nickName：

然后，将终端进入Person.m文件所在目录，执行 clang -rewrite-objc Person.m -o Person.cpp 指令，即可在指定的目录下看到编译好的Person.cpp文件，全局搜索（command + f）Person_IMPL 看到下面这个结构体：

Person_IMPL 就是Person类通过编译之后的样子，第一个参数NSObject_IMPL我暂且称他为父类NSObject的成员变量（我猜的，所有集成NSObject的类编译完之后，第一个参数都是他），
nickName就是我们之前定义好的成员变量，_title就是编译自动生成的对应title属性的成员变量。往下看，有一个ivar_list，同样可以看到这两个成员变量：

继续往下找，method_list：

红框圈出来的正是title属性的get和set方法，至于@16@0:8的意思请参考iOS符号。

Runtime方法打印验证

下面通过runtime api 提供的方法来打印一下ivar、property和method：
先贴出来runtime的方法：

// 获取class的所有成员变量
void testObjc_copyIvar(Class class){
    unsigned int count = 0;
    Ivar *ivars = class_copyIvarList(class, &count);
    for (unsigned int i=0; i < count; i++) {
        Ivar const ivar = ivars[i];
        //获取实例变量名
        const char*cName = ivar_getName(ivar);
        NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:cName];
        NSLog(@"class_copyIvarList:%@",ivarName);
    }
    free(ivars);
}
// 获取class的所有属性
void testObjc_copyProperies(Class class){
    unsigned int pCount = 0;
    objc_property_t *properties = class_copyPropertyList(class, &pCount);
    for (unsigned int i=0; i < pCount; i++) {
        objc_property_t const property = properties[i];
        //获取属性名
        NSString *propertyName = [NSString stringWithUTF8String:property_getName(property)];
        //获取属性值
        NSLog(@"class_copyProperiesList:%@",propertyName);
    }
    free(properties);
}
// 获取class的所有方法
void testObjc_copyMethodList(Class class){
    unsigned int count = 0;
    Method *methods = class_copyMethodList(class, &count);
    for (unsigned int i=0; i < count; i++) {
        Method const method = methods[i];
        //获取方法名
        NSString *key = NSStringFromSelector(method_getName(method));
        NSLog(@"Method, name: %@", key);
    }
    free(methods);
}

Tips：以上函数都是在main.m文件中写的，所有函数的格式符合C语言语法，调用的时候也直接C函数调用，还有函数应该写在main函数上边，或者先在main函数上边声名再在下边实现也可以。（应该是这样，C语法记不太清）

看一下打印结果：

和上边的编译看出来的结果是一样的，很完美，后面再看一下，实例方法和类方法，分别存在哪儿。

实例方法和类方法

存在位置

上边，在testObjc_copyMethodList方法中，打印出了编译过程中，系统自动生成的get和set方法，这是在传来的class也就是Person类中通过runtime提供的class_copyMethodList方法获取的方法列表，去掉属性，分别定义一个对象方法和类方法，在通过上边testObjc_copyMethodList方法打印一下：

执行结果：

testObjc_copyMethodList方法接收的参数是Person类，打印发现，只有输出一个personA这个实例方法，那personB这个类方法呢，他为什么打印不出来？
原因：实例方法存在类中，类方法存在元类中
通过object_getClass(class)获取Person类的元类，作为参数传入testObjc_copyMethodList方法中打印：

这次，在元类Person中打印找到了personB这个类方法。
叨叨一句：之前提到的类对象，可以就看成元类的对象，而类方法存在元类中，也可以称之为元类的“实例方法”。

class_getInstanceMethod和class_getClassMethod

看下下边的案例，personA为实例方法，personB为类方法：

void testInstanceMethod_classToMetaclass(Class pClass){
    const char *className = class_getName(pClass);
    Class metaClass = objc_getMetaClass(className);
    Method method1 = class_getInstanceMethod(pClass, @selector(personA));
    Method method2 = class_getInstanceMethod(metaClass, @selector(personA));
    Method method3 = class_getInstanceMethod(pClass, @selector(personB));
    Method method4 = class_getInstanceMethod(metaClass, @selector(personB));
    NSLog(@"%p-%p-%p-%p",method1,method2,method3,method4);
    NSLog(@"%s",__func__);
}
void testClassMethod_classToMetaclass(Class pClass){
    const char *className = class_getName(pClass);
    Class metaClass = objc_getMetaClass(className);
    Method method1 = class_getClassMethod(pClass, @selector(personA));
    Method method2 = class_getClassMethod(metaClass, @selector(personA));
    Method method3 = class_getClassMethod(pClass, @selector(personB));
    Method method4 = class_getClassMethod(metaClass, @selector(personB));
    NSLog(@"%p-%p-%p-%p",method1,method2,method3,method4);
    NSLog(@"%s",__func__);
}

如果method有值就能打印出来指针，跑一下看看：

objc_getMetaClass(className)：获取元类
来解释一下，首先class_getInstanceMethod(class,sel)：获取class的sel实例方法
personA是Person类的实例方法，所以前两个结果为1、0（1表示找到method，0表示没找到），personB为Person类的类方法，存在Person元类中，可以视为personB为Person元类的实例方法，所以后边两个为0、1；

再来看class_getClassMethod(class,sel)：获取类方法：
看一下class_getClassMethod的源码：

getMeta()源码：

一目了然啊，里边竟然就是通过class获取到元类，然后将这个元类和sel作为参数去调用class_getInstanceMethod方法，
终极解释：personA为实例方法存在Person类中，在Person元类肯定找不到，前两个为0；personB为类方法，存储在Person元类中，在Person元类中能找到，所以后边为1，没毛病吧？
关于class_getInstanceMethod里边的实现原理，请参考方法的查找流程