面试题：Objective-C中类对象与元类的基本关系

Question

请阐述在Objective-C中，类对象（Class）和元类（Meta Class）之间的关系，包括它们在内存中的存在形式以及如何通过它们来实现方法调度。

Answer 1

类对象（Class）和元类（Meta Class）的关系

1. 类对象：每个类在运行时会有一个对应的类对象。它存储了该类的实例变量布局、实例方法列表、协议列表等信息。类对象用于创建类的实例。
2. 元类：元类是存储类方法的地方。每个类都有一个唯一的元类，元类本身也是一个类对象，它继承自它类对象的超类的元类。例如，如果类A继承自类B，那么A的元类继承自B的元类。
3. 关系总结：类对象存储实例方法，元类存储类方法。元类的isa指针指向它的父类的元类，最终形成一个继承体系。根元类（如NSObject的元类）的isa指针指向自身，从而形成闭环。

内存中的存在形式

1. 类对象：在内存中占据一定空间，包含类的基本信息，如类名、实例变量信息、指向元类的isa指针等。类对象在程序启动时加载到内存中，且在整个程序运行期间保持存在。
2. 元类：同样在内存中有其存在形式，和类对象类似，包含类方法列表等信息。元类也在程序启动时加载，伴随程序运行。

方法调度

1. 实例方法调度：当一个实例调用实例方法时，实例的isa指针指向类对象，类对象根据方法选择器（selector）在实例方法列表中查找对应的方法实现。如果找不到，会沿着类的继承体系向上查找，直到找到或到达根类NSObject。
2. 类方法调度：当一个类调用类方法时，类的isa指针指向元类，元类根据方法选择器在类方法列表中查找对应的方法实现。若找不到，会沿着元类的继承体系向上查找，直到找到或到达根元类。根元类也继承自NSObject类对象，所以类方法最终也可能在NSObject的实例方法中找到实现（如description方法在类方法调用时也可使用）。