引言
在001-OC对象原理探究 - alloc这篇文章的探索过程中，大体上讲述了alloc的基本流程。其中探索到_class_createInstanceFromZone方法中的下面这段代码时，简单讲了对象的关联。

  1. if (!zone && fast) {
  2.         obj->initInstanceIsa(cls, hasCxxDtor);
  3.     } else {
  4.         obj->initIsa(cls);
  5.     }

因此，本文将详细探究这个神秘的isa。
###initInstanceIsa和initIsa源码
我们在源码中，点击initInstanceIsa(cls,hasCxxDtor)进入到objc-object.h中可以看到，函数内部做了两个断言

  1. ASSERT(!cls->instancesRequireRawIsa());
  2. ASSERT(hasCxxDtor == cls->hasCxxDtor());

1、instancesRequireRawIsa()内部为cache.getBit(FAST_CACHE_REQUIRES_RAW_ISA);。其中FAST_CACHE_REQUIRES_RAW_ISA为类的cache_t中的uint16_t _flags第13位是否为1，以此来表示类对象（非实例对象）是否需要原始的isa。

2、cls->hasCxxDtor()内部为cache.getBit(FAST_CACHE_HAS_CXX_DTOR);。其中FAST_CACHE_HAS_CXX_DTOR为类cache_t中uint16_t _flags第2位是否为1，以此来表示当前类或者父类是否有c++的析构函数的实现。

接下来就是进入到initIsa(cls, true, hasCxxDtor);内部源码如下：

  1. inline void 
  2. objc_object::initIsa(Class cls, bool nonpointer, UNUSED_WITHOUT_INDEXED_ISA_AND_DTOR_BIT bool hasCxxDtor)
  3. { 
  4.     ASSERT(!isTaggedPointer()); 
  6.     isa_t newisa(0);
  8.     if (!nonpointer) {
  9.         newisa.setClass(cls, this);
  10.     } else {
  11.         ASSERT(!DisableNonpointerIsa);
  12.         ASSERT(!cls->instancesRequireRawIsa());
  13. #if SUPPORT_INDEXED_ISA
  14.         ASSERT(cls->classArrayIndex() > 0);
  15.         newisa.bits = ISA_INDEX_MAGIC_VALUE;
  16.         newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
  17.         newisa.indexcls = (uintptr_t)cls->classArrayIndex();
  18. #else
  19.         newisa.bits = ISA_MAGIC_VALUE;
  20. #   if ISA_HAS_CXX_DTOR_BIT
  21.         newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
  22. #   endif
  23.         newisa.setClass(cls, this);
  24. #endif
  25.         newisa.extra_rc = 1;
  26.     }
  27.     isa = newisa;
  28. }

1、由initInstanceIsa调用的initIsa中nonpointer传的值为true，走的是else内部逻辑，对newisa多项赋值。
2、由obj->initIsa(cls);调用的initIsa中nonpointer传的值为false，走的是if内部逻辑，只对newisa的class设置即可。
3、在initIsa方法中，首先第一句就断言ASSERT(!isTaggedPointer());是否为TaggedPointer，如果是TaggedPointer则无法继续后续的逻辑，即无isa。

isa的内部结构以及nonpointer和TaggedPointer的解释
isa结构源码如下，是一个联合体+位域的结构：
联合体union内部成员为互斥存在，即联合体所占内存大小决定于内部最大成员所占大小。结构体struct则是“有容乃大”，占内存大小可参考002-OC对象原理探究 - 结构体内存对齐

  1. union isa_t {
  2.     isa_t() { } // 构造方法
  3.     isa_t(uintptr_t value) : bits(value) { } // 构造方法
  4.     uintptr_t bits;
  5. private:
  6.     Class cls;
  8. public:
  9. #if defined(ISA_BITFIELD)
  10.     struct {
  11.         ISA_BITFIELD;  // 此宏为isa内部位域的分配情况，源码在下面
  12.     };
  13.     bool isDeallocating() {
  14.         return extra_rc == 0 && has_sidetable_rc == 0;
  15.     }
  16.     void setDeallocating() {
  17.         extra_rc = 0;
  18.         has_sidetable_rc = 0;
  19.     }
  20. #endif
  21.     void setClass(Class cls, objc_object *obj);
  22.     Class getClass(bool authenticated);
  23.     Class getDecodedClass(bool authenticated);
  24. };

其中ISA_BITFIELD此宏为isa内部位域的分配情况:（:1、:44等分别表示该成员占1位、44位）

  1. # if __arm64__                                                                                                    
  2.         uintptr_t nonpointer        : 1;                                       
  3.         uintptr_t has_assoc         : 1;                                       
  4.         uintptr_t has_cxx_dtor      : 1;                                       
  5.         uintptr_t shiftcls          : 33; /*MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x1000000000*/ 
  6.         uintptr_t magic             : 6;                                       
  7.         uintptr_t weakly_referenced : 1;                                       
  8.         uintptr_t unused            : 1;                                       
  9.         uintptr_t has_sidetable_rc  : 1;                                       
  10.         uintptr_t extra_rc          : 19
  11. # elif __x86_64__                      
  12.         uintptr_t nonpointer        : 1;                                         
  13.         uintptr_t has_assoc         : 1;                                         
  14.         uintptr_t has_cxx_dtor      : 1;                                         
  15.         uintptr_t shiftcls          : 44; /*MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x7fffffe00000*/ 
  16.         uintptr_t magic             : 6;                                         
  17.         uintptr_t weakly_referenced : 1;                                         
  18.         uintptr_t unused            : 1;                                         
  19.         uintptr_t has_sidetable_rc  : 1;                                         
  20.         uintptr_t extra_rc          : 8

-nonpointer： 是否开启NONPOINTER isa指针优化;
-has_assoc： 对象是否含有关联引用
-has_cxx_dtor：对象是否含有 C++ 或者 Objc 的析构器
-shiftcls： 类的指针（重点）（arm64：33位，x86_64：44位）
-magic： 对象是否初始化完成 （arm64：0x16 ，x86_64：0x3b）
-weakly_referenced：是否为弱引用的对象
-deallocating：对象是否正在执行析构函数（是否在释放内存）
-has_sidetable_rc：判断是否需要用sidetable去处理引用计数，（extra_rc的大小影响到这个变量）
-extra_rc： 存储该对象的引用计数值减一后的结果
isa的二进制分布如图所示：
003-OC对象原理探究 - isa 和 nonpointer - 图1

TaggedPointer
早期64位架构中，存储基础数据类型 , 底层会封装成 NSNumber , 在堆开辟8字节内存，32位架构开辟4字节。维护引用计数，管理生命期 。造成运行效率上的损失 。会造成很大空间浪费。因此，引入TaggedPointer。当断言为TaggedPointer，则对象指针的值不是地址了，而是真正的值，直接优化了内存，提升了获取速度。TaggedPointer的更多知识，可阅读这篇文章
####nonpointer
在ISA_BITFIELD内部，可看到nonpointer占1位，表示是否对 isa 指针开启指针优化(0：纯isa指针，1：不⽌是类对象地址，isa 中包含了类信息、对象的引⽤计数等)。应用判断，在上面已说明。

isa的用法
isa的用法和isa的走向将在下篇文章探究。
###总结
每个类都有一个isa，isa的探究重要性不言而喻。我们通过alloc流程探究到isa的内部结构，补上了001文章的alloc流程的一个坑。好累，拜拜。。