Objective-C中的meta-class

讨论Objective-C的一个奇怪的概念 meta-class
 
在Objective-C中的每个类，都有它自己相关的meta-class，但因为你很少直接使用meta-class,所以显得很神秘。
 
在运行时建立一个类
 
下面的代码在运行时创建一个NSError新的子类，并添加一个方法到里面：
 
 Class newClass =
    objc_allocateClassPair([NSError class], “RuntimeErrorSubclass”, 0);
 class_addMethod(newClass, @selector(report), (IMP)ReportFunction, “v@:”);
 objc_registerClassPair(newClass);
 
添加的这个方法用ReportFunction函数名作为它的实现，实现定义在下面
 
void ReportFunction(id self, SEL _cmd)
 {
    NSLog(@”This object is %p.”, self);
    NSLog(@”Class is %@, and super is %@.”, [self class], [self superclass]);
  
    Class currentClass = [self class];
    for (int i = 1; i < 5; i++)
    {
        NSLog(@”Following the isa pointer %d times gives %p”, i, currentClass);
        currentClass = object_getClass(currentClass);
    }
  
    NSLog(@”NSObject’s class is %p”, [NSObject class]);
    NSLog(@”NSObject’s meta class is %p”, object_getClass([NSObject class]));
 }
 
表面上，这都很简单。在运行时创建一个新类，只需要3步
 
1)为 class pair分配存储空间 (使用objc_allocateClassPair)
 
2)增加需要的方法和ivars(使用class_addMethod来添加方法)
 
3) 注册这个类，以便它能被别人使用(objc_registerClassPair)

现在的问题是，什么是class pair, 函数objc_allocateClassPair只返回一个值:the class
 
那么pair的另外一半在哪里呢？你可能已经猜到另外一般就是meta-class(也就是本文的主题）
 
一个数据结构需要哪些东西才能成为一个对象
 
每个对象都有一个类，这是一个基本的面向对象的概念。
 
在Objective-C中，任何数据结构，如果在正确的位置有一个指向类的指针，就能被视为一个对象。
 
在Objective-C中，一个对象的类，由它的isa指针决定。这个isa指针指向 对象的类。
 
事实上，一个对象的基本定义是这样的:
 
typedef struct objc_object {
 
    Class isa;
 
} *id;
 
这就是说，任何以一个指向Class结构的指针开始的结构，都能被当作objc_object
 
对象最重要的特性，就是你可以给它们发送消息：
 
[@"stringValue"
 
    writeToFile:@"/file.txt" atomically:YES encoding:NSUTF8StringEncoding error:NULL];
 
 
当你发送消息给一个Objective-C对象时（比如这里的NSCFString), 运行时(runtime) 通过对象的isa指针得到对象的Class(这里是NSCFString类），而Class里含有那些可以应用这个类的所有对象上的所有方法的列表，以及指向superclass的指针。运行时通过类的方法列表和超类，来发现一个能同消息选择子匹配的方法（上面的例子中，就是在NSString类中的writeToFile:atomically:encoding:error方法）。
 
要点就是：类定义了那些消息，你只能发送那些已经定义好的消息给它的对象
 
什么是meta-class
 
现在，你可能已经知道，在Objective-C中，一个类也是一个对象。这意味着，你也可以发送消息给一个类
 
NSStringEncoding defaultStringEncoding = [NSString defaultStringEncoding];
 
在这种情况下， defaultStringEncoding被发送给NSString类
 
在Objective-C 中，每个类，都是一个对象。也就是说，类结构也必须以isa指针开始，这样，它才同objc_object结构二进制兼容
 
在结构里的第2个项目，必须是superclass的指针（如果是基类，没有父类的话，设置为nil)
 
定义一个类，有很多不同的方式，依赖于你的运行时版本而不同，但他们都以 isa开始，然后后面接着superclass
 
typedef struct objc_class *Class;
 
struct objc_class {
 
    Class isa;
 
    Class super_class;
 
    /* followed by runtime specific details… */
 
};
 
为了让我们调用类的一个方法，类的isa指针必须指向一个类结构，并且，类结构必须含有我们能在该类上调用的方法列表
 
这就导致了一个meta-class的定义:meta-class是一个类对象的类
 
简单地说，

当你发送一条消息给一个对象时，这条消息会在对象的类的方法列表里查找
 
当你发送一条消息给一个类时，就会在类的meta-class的方法列表理查找消息
 
meta-class是必不可少的，因为它存储了一个类的类 方法。每个类都必须只有唯一的meta-class,因为每个类都只可能有一个唯一的类方法列表。
 
meta-class的类又是什么呢？
 
meta-class，跟 类一样，它也是一个对象。这意味着，你也可以在它上面调用方法。自然地，这意味这，它也必须有一个类。
 
所有的meta-class都使用基类的meta-class(在它们的继承体系中，最顶层的类的meta-class)作为它们自己的类。这意味着，所有从NSObject继承来的类，它们的meta-class都将NSObject的meta-class作为自己的类
 
遵循这个规则，所有的meta-class使用基类的meta-class作为它们自己的类，任何base meta-class都将是它自己的类（它们的isa指针指向它们自己）。也就是说，在 NSObject的meta-class的isa指针将指向它自己（它是自己的一个实例）
 
类和 meta-class的继承
 
同样的方式，类用super_class 指针指向超类，meta-class使用它自己的super_class指向 类的super-class的meta-class
 
巧合地是，基类的meta-class设置它的 super_class 为基类自己。

用实验来验证我们的想法
 
为了确认这些情况，我们看看ReportFunctional的输出。 这个函数的目的是 追踪isa指针，并记录在哪里找到的它。
 
为了运行ReportFunction，我们需要建立这个动态创建的类的实例，然后调用它的report方法
 
id instanceOfNewClass =
 
    [[newClass alloc] initWithDomain:@”someDomain” code:0 userInfo:nil];
 
[instanceOfNewClass performSelector:@selector(report)];
 
[instanceOfNewClass release];
 
因为没有report方法的声明，我使用performSelector:来调用它，所以编译不会给出什么警告 
 
ReportFunction将遍历isa指针，告诉我们那些对象被当成类，meta-class，以及meta-class的类 来使用
 
取得一个对象的类：ReportFunction将使用object_getClass来追踪isa指针， 因为isa指针是类的一个被保护的成员（你不能直接访问其他类的isa指针）
 
ReportFunction不使用类方法来实现这个，因为调用一个类对象的类方法，将不会返回meta-class. 而是再次返回这个类（所以[NSString class]将返回NSString类，而不是NSString的meta-class)
 
结论:
 
meta-class是类对象的类。每个类都有它自己唯一的meta-class(因为每个类都有它自己唯一的方法列表）