正文
iOS 面试题（11）：对象内存结构中的 isa 指针是用来做什么的？
原创
2017-01-19
唐巧
iOS开发by唐巧
问题
Objective-C 对象内存结构中的 isa
指针是用来做什么的，有什么用？
答案
Objective-C 是一门面向对象的编程语言。每一个对象都是一个类的实例。在 Objective-C 语言的内部，每一个对象都有一个名为 isa 的指针，指向该对象的类。每一个类描述了一系列它的实例的特点，包括成员变量的列表，成员函数的列表等。每一个对象都可以接受消息，而对象能够接收的消息列表是保存在它所对应的类中。
在 Xcode 中按Shift + Command + O
, 然后输入 NSObject.h 和 objc.h，可以打开 NSObject 的定义头文件，通过头文件我们可以看到，NSObject 就是一个包含 isa 指针的结构体，如下图所示：
![]()
按照面向对象语言的设计原则，所有事物都应该是对象（严格来说 Objective-C 并没有完全做到这一点，因为它有象 int, double 这样的简单变量类型，而 Swift 语言，连 int 变量也是对象）。在 Objective-C 语言中，每一个类实际上也是一个对象。每一个类也有一个名为 isa 的指针。每一个类也可以接受消息，例如代码[NSObject alloc]
，就是向 NSObject 这个类发送名为alloc
消息。
在 Xcode 中按Shift + Command + O
, 然后输入 runtime.h，可以打开 Class 的定义头文件，通过头文件我们可以看到，Class 也是一个包含 isa 指针的结构体，如下图所示。（图中除了 isa 外还有其它成员变量，但那是为了兼容非 2.0 版的 Objective-C 的遗留逻辑，大家可以忽略它。）
![]()
因为类也是一个对象，那它也必须是另一个类的实列，这个类就是元类 (metaclass
)。元类保存了类方法的列表。当一个类方法被调用时，元类会首先查找它本身是否有该类方法的实现，如果没有，则该元类会向它的父类查找该方法，直到一直找到继承链的头。
元类 (metaclass
) 也是一个对象，那么元类的 isa 指针又指向哪里呢？为了设计上的完整，所有的元类的 isa 指针都会指向一个根元类 (root metaclass
)。根元类 (root metaclass) 本身的 isa 指针指向自己，这样就行成了一个闭环。上面提到，一个对象能够接收的消息列表是保存在它所对应的类中的。在实际编程中，我们几乎不会遇到向元类发消息的情况，那它的 isa 指针在实际上很少用到。不过这么设计保证了面向对象概念在 Objective-C 语言中的完整，即语言中的所有事物都是对象，都有 isa 指针。
我们再来看看继承关系，由于类方法的定义是保存在元类 (metaclass
) 中，而方法调用的规则是，如果该类没有一个方法的实现，则向它的父类继续查找。所以，为了保证父类的类方法可以在子类中可以被调用，所以子类的元类会继承父类的元类，换而言之，类对象和元类对象有着同样的继承关系。
我很想把关系说清楚一些，但是这块儿确实有点绕，我们还是来看图吧，很多时候图象比文字表达起来更为直观。下面这张图或许能够让大家对 isa 和继承的关系清楚一些：
![]()
我们可以从图中看出：
NSObject 的类中定义了实例方法，例如 -(id)init 方法 和 - (void)dealloc 方法。
