一. 对象(Instance)
Objective-C中的每个对象都是某类(Class)的实例(instance)，对象数据结构中的isa字段即指向此类。 如objc_object结构所示。
typedef struct objc_object {
Class isa;
} *id;
类描述了对象的数据与行为，数据包括分配空间的大小，实例变量类型以及布局等，行为包括了对象可响应的selectors和方法实现(IMP)。
类中的方法列表为对象可响应的的实例方法集，当向一个实例对象(instance)发送消息时，objc_msgSend会通过对象的isa指针定位到类，在类(以及super_class指向的父类)的方法列表中寻找可响应此消息的方法实现(IMP)。
二. 类(Class)
类本身也是一种对象，那么类也有isa指针和其他一些数据，也能响应selectors。当调用类方法(如[[NSObject alloc]])时，实际上就是向类对象发送消息。
既然类也是一种对象，那么它一定也是另外一些类的实例，类对象的类称为元类(metaclass),元类是类对象的描述，就是类是普通实例对象的描述一样。元类中的方法类别实际就是类方法，当向一个类发送消息时，objc_msgSend会通过类对象的isa指针定位到元类，在元类(以及super_class指向的父类)的方法列表中寻找可响应此消息的方法实现(IMP)。
元类中描述了类可响应的方法，就像类中描述了实例对象可响应的方法一样。
类对象的结构在不同版本的runtime中有不同的实现，但基本结构都是如下所示，首字段为isa指针指向元类，super_class指向其父类。
typedef struct objc_class *Class;
struct objc_class {
Class isa;
Class super_class;
/* followed by runtime specific details... */
};
三.元类(metaclass)
那么元类也是对象，应该也为其他类的实例，实际上元类是根元类(root class’s metaclass)的实例,而根元类是其自身的实例，即根元类的isa指针指向自身。
类的super_class指向其父类，而元类的super_class则指向父类的元类。元类的super class链与类的super class链平行，所以类方法的继承与实例方法的继承也是并行的。而根元类(root class’s metaclass)的super_class指向根类(root class),所以和其他实例对象一样，类对象也都是根类(或其子类)的实例。
对象，类，元类之间的关系如图所示:
四.相关函数和方法
object_getClass跟随实例的isa指针，返回此实例所属的类，对于实例对象(instance)返回的是类(class),对于类(class)则返回的是元类(metaclass),
class方法对于实例对象(instance)会返回类(class),但对于类(class)则不会返回元类(metaclass),而只会返回类本身，即[@“instance” class]返回的是__NSCFConstantString,而[NSString class]返回的是NSString。
class_isMetaClass可判断某类是否为元类.
使用objc_allocateClassPair可在运行时创建新的类与元类对，使用class_addMethod和class_addIvar可向类中增加方法和实例变量，最后使用objc_registerClassPair注册后，就可以使用此类了。
五.演示例子
首先创建一个NSError的子类
Class newClass = objc_allocateClassPair([NSError class], "RuntimeErrorSubclass", 0);
class_addMethod(newClass, @selector(report), (IMP)ReportFunction, "v@:");
objc_registerClassPair(newClass);
向新创建的类中添加了一个report方法，其IMP为ReportFunction函数,如下
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]));
}
在ReportFunction函数中打印了对象自身的地址，对象的类以及父类，以及跟随isa指针向上的类地址。 然后创建一个此类的实例，并调用其report方法
id instanceOfNewClass = [[newClass alloc] initWithDomain:@"someDomain" code:0 userInfo:nil];
[instanceOfNewClass performSelector:@selector(report)];
输出结果为:
This object is 0x87957c0.
Class is RuntimeErrorSubclass, and super is NSError.
Following the isa pointer 1 times gives 0x87412c0
Following the isa pointer 2 times gives 0x8796020
Following the isa pointer 3 times gives 0x2900f60
Following the isa pointer 4 times gives 0x2900f60
NSObject's class is 0x2900f4c
NSObject's meta class is 0x2900f60
查看输出地址可得:
- 对象的地址是0x87957c0
- 类的地址是0x87412c0
- 元类的地址是0x8796020
- 元类的类地址为0x2900f60,即NSObject的元类
- NSObject的元类的类地址仍为0x2900f60，即为自身。