Runtime原始碼類物件 isa

oc做為一門動態語言，runtime是其最大的特點，它是一套底層的 c 語言 api，是 ios 系統的核心之一。開發者在編碼過程中，可以給任意乙個物件傳送訊息，在編譯階段只是確定了要向接收者傳送這條訊息，而接受者將要如何響應和處理這條訊息，那就要看執行時來決定了。在日常開發過程中類、物件、屬性算是最常見的了，今天以物件為切入點，分析一下物件和類在runtime層面的表示。

類在runtime的表示為：

struct objc_object 
複製**

union isa_t 
isa_t(uintptr_t value) : bits(value) 
class cls;
}複製**

可以看到這個聯合體裡面有個class型別的屬性cls，看起來裡面應該是關於這個物件的類的相關資訊，那我們再看看class包含了哪些內容。

struct objc_class : objc_object 
複製**

由此可見class是乙個objcclass型別的結構體，而objc_class繼承自objc_object，說明類也是乙個物件，只是比普通的物件多了一些屬性，比如superclass等。

先不看這些屬性，這裡還有乙個很奇怪的問題，既然類也是乙個objc_object，那就是說類也有乙個isa指標，那類的isa指標指向**呢？檢視了不少資料，這篇講的挺好:classes and metaclasses

大致意思是在class之上還有叫做元類（meta class）的存在，而class的isa指標就是指向對應的meta class。

我們都知道class中儲存的是描述物件的相關資訊，那麼相應的meta class中存放的就是描述class相關資訊。說的更直白一點，在我們寫**時，通過物件來呼叫的方法（例項方法）都是儲存在class中的，通過類名來呼叫的方法（類方法）都是儲存在meta class中的。

到這裡物件和類的關係已經比較清楚了，但是如果細細思考一下，會發現還有乙個問題，就是meta class也是有isa指標的，那麼這個isa又指向了**呢？在上面給出的那篇文章裡面有這麼一張圖：

由圖可知：meta class的isa指向root meta class（絕大部分情況下是nsobject），root meta class的isa指標指向自己。

先看看完整的isa_t,因為執行環境是osx，所以只擷取x86_64部分，arm64的區別只在於部分欄位的位數不同，欄位是完全相同的：

union isa_t 
isa_t(uintptr_t value) : bits(value) 
class cls;
uintptr_t bits; 
# __x86_64__ 
# define isa_mask 0x00007ffffffffff8ull
# define isa_magic_mask 0x001f800000000001ull
# define isa_magic_value 0x001d800000000001ull
struct ;
}複製**

看這個定義只能大概看出個框架，下面從isa的初始化過程來看看isa_t究竟是如何儲存類或者元類的相關資訊。

inline void 
objc_object::initinstanceisa(class cls, bool hascxxdtor)
inline void 
objc_object::initisa(class cls, bool nonpointer, bool hascxxdtor) 
else 
}複製**

上來就看不懂，nonpointer是個什麼，為什麼在這裡傳的是true？在之前那位大神的另一篇文章中也有解釋：non-pointer isa。

大概的意思是在64位系統中，為了降低記憶體使用，提公升效能，isa中有一部分字段用來儲存其他資訊。這也解釋了上面isa_t的那部分結構體。

這有點像taggedpointer，兩者之間有什麼區別？備註一下後面再研究。

現在知道了nonpointer為什麼是true，那麼把initisa方法先簡化一下:

inline void 
objc_object::initisa(class cls, bool nonpointer, bool hascxxdtor) 
# define isa_magic_value 0x001d800000000001ull
複製**

一共三部分：

newisa.bits = isa_magic_value;

從isa_magic_value的定義中可以看到這個字段初始化了兩個部分，乙個是magic欄位(6位:111011)，乙個是nonpointer欄位(1位:1)，magic欄位用於校驗，nonpointer之前已經詳細分析過了。

newisa.has_cxx_dtor = hascxxdtor; 這個字段儲存類是否有c++析構器。

newisa.shiftcls = (uintptr_t)cls >> 3; 將cls右移3位存到shiftcls中，從isa_t的結構體中也可以看到低3位都是用來儲存其他資訊的，既然可以右移三位，那就代表類位址的低三位全部都是0，否則就出錯了，補0的作用應該是為了位元組對齊。

inline class 
objc_object::isa
() # define isa_mask 0x00007ffffffffff8ull
複製**

其實就是取isa_t結構體的shiftcls欄位。

// 是否曾經或正在被關聯引用，如果沒有，可以快速釋放記憶體 uintptr_t has_assoc : 1;

// 物件是否曾經或正在被弱引用，如果沒有，可以快速釋放記憶體 uintptr_t weakly_referenced : 1;

// 物件是否正在釋放記憶體 uintptr_t deallocating : 1;

// 物件的引用計數太大，無法儲存 uintptr_t has_sidetable_rc : 1;

// 物件的引用計數超過1，比如10，則此值為9 uintptr_t extra_rc : 8;

通過注釋（class_rw_t * plus custom rr/alloc flags）可以看到：class_data_bits_t其實是class_rw_t* 加上自定義的rr/alloc標誌，rr/alloc標誌是指含有的retain/release/autorelease/retaincount/alloc等。

struct class_rw_t 
複製**

裡面有個很相似的結構體class_ro_t,其定義如下：

struct class_ro_t 
};複製**

rw是指readwrite，ro是指readonly。也就是說在可讀可寫的結構體中存放了乙個唯讀的結構體，而且這兩個結構體很相似。

資料：物件、類和isa

isa和class

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