OC类的定义

本文通过阅读runtime代码来分析NSObject。我们都知道NSObject是oc继承的跟类，提供一些通用的方法。从定义上看到NSObject满足NSObject协议，NSObject协议定义一些基础方法。

把NSObject.h用clang -rewrite-objc转成c++代码会发现NSObject的定义

#ifndef _REWRITER_typedef_NSObject
#define _REWRITER_typedef_NSObject
typedef struct objc_object NSObject;
typedef struct {} _objc_exc_NSObject;
#endif

struct NSObject_IMPL {
 Class isa;
};

发现NSObject是struct的别名，也就是说所有的类都是objc_object类型的结构体。NSObject的属性都存放在NSObject_IMPL这个结构体中。在编码中我们知道所有的类都可以赋值给id类型，这是为什么呢？在objc-private.h中可以找到id的定义：

typedef struct objc_class *Class;
typedef struct objc_object *id;

struct objc_object {
 ...
}

struct objc_class : objc_object {
 ...
}

Class是objc_class类型指针，id是objc_object类型的指针，所有的类也都是objc_object。

上面NSObject定义后面跟着一个NSObject_IMPL结构体，他存放着NSObject的变量。加一段测试代码。

@interface TestClass : NSObject

@property (nonatomic,assign) int i;

- (int)plus:(int)j;

@end

@implementation TestClass

- (int)plus:(int)j {
    return self.i+j;
}

转成c++代码后，声明的部分：

#ifndef _REWRITER_typedef_TestClass
#define _REWRITER_typedef_TestClass
typedef struct objc_object TestClass;
typedef struct {} _objc_exc_TestClass;
#endif

extern "C" unsigned long OBJC_IVAR_$_TestClass$_i;
struct TestClass_IMPL {
 struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
 int _i;
};

TestClass同样被定义为objc_object的别名，这里并没有体现和NSObject的关系。但是在存放变量的TestClass_IMPL内体现了对NSOBject的继承关系，NSObject_IMPL作为了TestClass_IMPL的第一个数据。

static int _I_TestClass_i(TestClass * self, SEL _cmd) { return (*(int *)((char *)self + OBJC_IVAR_$_TestClass$_i)); }
static void _I_TestClass_setI_(TestClass * self, SEL _cmd, int i) { (*(int *)((char *)self + OBJC_IVAR_$_TestClass$_i)) = i; }

实现部分，默认生成了get和set两个静态方法，参数是对象和方法名。知道了变量是如何继承的，那类名是如何关联上的呢？在runtime初始化时会调用OBJC_CLASS_SETUP函数,进行类对象、元类对象中 isa、superclass 变量的设置。

static struct _class_ro_t _OBJC_METACLASS_RO_$_TestClass __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = {
 1, sizeof(struct _class_t), sizeof(struct _class_t), 
 (unsigned int)0, 
 0, 
 "TestClass",
 0, 
 0, 
 0, 
 0, 
 0, 
};

static struct _class_ro_t _OBJC_CLASS_RO_$_TestClass __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = {
 0, __OFFSETOFIVAR__(struct TestClass, _i), sizeof(struct TestClass_IMPL), 
 (unsigned int)0, 
 0, 
 "TestClass",
 (const struct _method_list_t *)&_OBJC_$_INSTANCE_METHODS_TestClass,
 0, 
 (const struct _ivar_list_t *)&_OBJC_$_INSTANCE_VARIABLES_TestClass,
 0, 
 (const struct _prop_list_t *)&_OBJC_$_PROP_LIST_TestClass,
};

extern "C" __declspec(dllimport) struct _class_t OBJC_METACLASS_$_NSObject;

extern "C" __declspec(dllexport) struct _class_t OBJC_METACLASS_$_TestClass __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_data"))) = {
 0, // &OBJC_METACLASS_$_NSObject,
 0, // &OBJC_METACLASS_$_NSObject,
 0, // (void *)&_objc_empty_cache,
 0, // unused, was (void *)&_objc_empty_vtable,
 &_OBJC_METACLASS_RO_$_TestClass,
};

extern "C" __declspec(dllimport) struct _class_t OBJC_CLASS_$_NSObject;

extern "C" __declspec(dllexport) struct _class_t OBJC_CLASS_$_TestClass __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_data"))) = {
 0, // &OBJC_METACLASS_$_TestClass,
 0, // &OBJC_CLASS_$_NSObject,
 0, // (void *)&_objc_empty_cache,
 0, // unused, was (void *)&_objc_empty_vtable,
 &_OBJC_CLASS_RO_$_TestClass,
};
static void OBJC_CLASS_SETUP_$_TestClass(void ) {
 OBJC_METACLASS_$_TestClass.isa = &OBJC_METACLASS_$_NSObject;
 OBJC_METACLASS_$_TestClass.superclass = &OBJC_METACLASS_$_NSObject;
 OBJC_METACLASS_$_TestClass.cache = &_objc_empty_cache;
 OBJC_CLASS_$_TestClass.isa = &OBJC_METACLASS_$_TestClass;
 OBJC_CLASS_$_TestClass.superclass = &OBJC_CLASS_$_NSObject;
 OBJC_CLASS_$_TestClass.cache = &_objc_empty_cache;
}
#pragma section(".objc_inithooks$B", long, read, write)
__declspec(allocate(".objc_inithooks$B")) static void *OBJC_CLASS_SETUP[] = {
 (void *)&OBJC_CLASS_SETUP_$_TestClass,
};

OBJC_CLASS_$_TestClass和OBJC_METACLASS_$_TestClass都是_class_t类型，其中的class_ro_t中包含了类名（name）、method_list_t（方法列表）、protocol_list_t（协议列表）、ivar_list_t（实例变量列表）、property_list_t（属性列表）等信息。

struct _class_t {
 struct _class_t *isa;
 struct _class_t *superclass;
 void *cache;
 void *vtable;
 struct _class_ro_t *ro;
};
struct _class_ro_t {
 unsigned int flags;
 unsigned int instanceStart;
 unsigned int instanceSize;
 unsigned int reserved;
 const unsigned char *ivarLayout;
 const char *name;
 const struct _method_list_t *baseMethods;
 const struct _objc_protocol_list *baseProtocols;
 const struct _ivar_list_t *ivars;
 const unsigned char *weakIvarLayout;
 const struct _prop_list_t *properties;
};

类会生成一个名为OBJC_CLASS_$_TestClass的_class_t类型结构体来存储它的一些信息。所以类都会生成对应的结构体变量，它的isa指向它的元类结构体变量（_class_t同类型），supperclass指向它继承类的结构体变量。实例方法定义在类中，类方法定义在元类中。元类的isa和supperclass指向继承类的元类结构体变量。
最后OBJC_CLASS_$_TestClass还会存放到L_OBJC_LABEL_CLASS_$数组中。

static struct _class_t *L_OBJC_LABEL_CLASS_$ [1] __attribute__((used, section ("__DATA, __objc_classlist,regular,no_dead_strip")))= {
 &OBJC_CLASS_$_TestClass,
};