第14条:理解“类对象”的用意
本条要点：（作者总结）
- 每个实例都有一个指向 Class 对象的指针，用以表明其类型，而这些 Class 对象则构成了类的继承体系。
- 如果对象类型无法在编译期确定，那么就应该使用类型信息查询方法来探知。
- 尽量使用类型信息查询方法来确定对象类型，而不要直接比较类对象，因为某些对象可能实现了消息转发功能。
Objective-C 实际上是一门极其动态的语言。第11条讲解了运行期系统如何查找并调用某方法的实现代码，第12条则讲述了消息转发的原理：如果类无法立即响应某个选择子，那么就会启动消息转发流程。然而，消息的接收者究竟是何物？是对象本身吗？运行期系统如何知道某个对象的类型呢？对象类型并非在编译期就绑定好了，而是要在运行期查找。而且，还有个特殊的类型叫做 id，它能指代任意的 Objective-C 对象类型。一般情况下，应该指明消息接收者的具体类型，这样的话，如果向其发送了无法解读的消息，那么编译器就会产生警告信息。而类型为 id 的对象则不然，编译器假定它能响应所有消息。
如果看过第12条，你就会明白，编译器无法确定某类型对象到底能解读多少种选择子，因为运行期还可以向其中动态新增。然而，即便使用了动态新增技术，编译器也觉得应该能在某个头文件中找到方法原型的定义，据此可了解完整的“方法签名”（method signature），并生成派发消息所需的正确代码。
“在运行期检视对象类型”这一操作也叫做“类型信息查询”（introspection，“内省”），这个强大而有用的特性内置于 Foundation 框架的 NSObject 协议里，凡是由公共根类（common root class，即 NSObject 与 NSProxy）继承而来的对象都要遵从此协议。在程序中不要直接比较对象所属的类，明智的做法是调用 “类型信息查询方法”，其原因笔者稍后解释。不过在介绍类型信息查询技术之前，我们先讲一些基础知识，看看 Objective-C 对象的本质是什么。
每个 Objective-C 对象实例都是指向某块内存数据的指针。所以在声明变量时，类型后面要跟一个 “＊”字符：
1 NSString *pointerVariable = @"Some string";
编过 C 语言程序的人都知道这是什么意思。对于没写过 C 语言的程序员来说，pointerVariable 可以理解成存放内存地址的变量，而 NSString 自身的数据就存在于那个地址中。因此可以说，该变量 "指向"（point to）NSString 实例。所有 Objective-C 对象都是如此，若是想把对象所需的内存分配到栈上，编译器就会报错：
1 // error: Interface type cannot be statically allocated
对于通用的对象类型 id，由于其本身已经是指针了，所以我们能够这样写：
1 id genericTypedString = @"Some string";
上面这种定义方式与用 NSString * 来定义相比，其语法意义相同。唯一区别在于，如果声明时指定了具体类型，那么该类实例上调用其所没有的方法时，编译器会探知此情况并发出警告信息。
描述 Objective-C 对象所用的数据结构定义在运行期程序库的头文件里，id 类型本身也在定义在这里：
1 typedef struct objc_object { 2 Class isa; 3 } *id;
由此可见，每个对象结构体的首个成员是 Class 类的变量。该变量定义了对象所属的类，通常称为 "is a" 指针。例如，刚才的例子中所用的对象是一个 “（is a）NSString”，所以其 “is a” 指针就指向 NSString。Class 对象也定义在运行期程序库的头文件中：
1 /// An opaque type that represents an Objective-C class. 2 typedef struct objc_class *Class; 3 4 struct objc_class { 5 Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY; 6 7 #if !__OBJC2__ 8 Class super_class OBJC2_UNAVAILABLE; 9 const char *name OBJC2_UNAVAILABLE; 10 long version OBJC2_UNAVAILABLE; 11 long info OBJC2_UNAVAILABLE; 12 long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE; 13 struct objc_ivar_list *ivars OBJC2_UNAVAILABLE; 14 struct objc_method_list **methodLists OBJC2_UNAVAILABLE; 15 struct objc_cache *cache OBJC2_UNAVAILABLE; 16 struct objc_protocol_list *protocols OBJC2_UNAVAILABLE; 17 #endif 18 19 } OBJC2_UNAVAILABLE;
此结构体存放类的 “元数据”（metadata），例如类的实例实现了几个方法，具备多少个实例变量等消息。此结构体的首个变量也是 isa 指针，这说明 Class 本身亦为 Objective-C 对象。结构体里还有个变量叫做 super_class，它定义了本类的超类。类对象所属的类型（也就是 isa 指针所指向的类型）是另外一个类，叫做 “元类”（metaclass）,用来表述类对象本身所具备的元数据。“类方法”就定义于此处，因为这些方法可以理解成类对象的实例方法。每个类仅有一个 “类对象”，而每个 “类对象” 仅有一个与之相关的 “元类”。
假设有个名为 SomeClass 的子类从 NSObject 中继承而来，则其继承体系如图:
SomeClass 实例所属的 “类继承体系”，此类继承 NSObject。
super_class 指针确立了继承关系，而 isa 指针描述了实例所属的类。通过这张布局关系图即可执行 “类型信息查询”。我们可以查出对象是否能够响应某个选择子，是否遵从某项协议，并且能看出此对象位于“类继承体系”（class hierarchy）的哪一部分。
在类继承体系中查询类型信息：
可以用类型信息查询方法来检视类继承体系。 “isMemberOfClass:” 能够判断出对象是否为某个特定类的实例，而 “isKindOfClass” 能够判断出对象是否为某类或派生类的实例。例如：
1 NSMutableDictionary *dict = [NSMutableDictionary new]; 2 [dict isMemberOfClass:[NSDictionary class]]; // NO 3 [dict isMemberOfClass:[NSMutableDictionary class]]; // YES 4 [dict isKindOfClass:[NSDictionary class]]; // YES 5 [dict isKindOfClass:[NSArray class]]; // NO
像这样的类型信息查询方法使用 isa 指针获取对象所属的类，然后通过 super_class 指针在继承体系中游走。由于对象是动态的，所以此特性显得极为重要。Objective-C 与你可能熟悉的其他语言不同，在此语言中，必须查询类型信息，方能完全了解对象的真实类型。
由于 Objective-C 使用 “动态类型系统”（dynamic typing），所以用于查询对象所属类的类型信息查询功能非常有用。从 collection 中获取对象时，通常会查询类型信息，这些对象不是 “强类型的”（strongly typed），把它们从 collection 中取出来时，其类型通常是 id。如果想知道其具体类型，那就可以使用类型信息查询方法。例如，想根据数组中存储的对象生成以逗号分隔的字符串（comma-separated string），并将其存至文本文件，就可以使用下列代码:
1 - (NSString *)commaSeparatedStringFromObjects:(NSArray *)array { 2 NSMutableString *string = [NSMutableString new]; 3 for (id object in array) { 4 if ([object isKindOfClass:[NSString class]]) { 5 [string appendFormat:@"%@", object]; 6 } else if ([object isKindOfClass:[NSNumber class]]) { 7 [string appendFormat:@"%d", [object intValue]]; 8 } else if ([object isKindOfClass:[NSData class]]) { 9 NSString *base64Encoded = /* base 64 encoden data*/; 10 [string appendFormat:@"%@", base64Encoded]; 11 } else { 12 // Type not supported 13 } 14 } 15 return string; 16 }
也可以用比较类对象是否等同的方法来做。若是如此，那就要使用 == 操作符，而不要使用比较 Objective-C 对象时常用的 “isEqual:” 方法。原因在于，类对象是 “单例”（singleton），在应用程序范围内，每个类的 Class 仅有一个实例。也就是说，另外一种可以精确判断对象是否为某类实例的办法是:
1 id object = /* ... */; 2 if ([object class] == [EOCSomeClass class]) { 3 // 'object' is an instance of EOCSomeClass 4 }
即便能这样做，我们也应该尽量使用类型信息查询方法，而不应该直接比较两个类对象是否等同，因为前者可以正确处理那些使用了消息传递机制的对象。比方说，某个对象可能会把其收到的所有选择子都转发给另外一个对象。这样的对象叫做 “代理”（proxy），此种对象均以 NSProxy 为根类。
通常情况下，如果在此种代理对象上调用 class 方法，那么返回的是代理对象本身（此类是 NSProxy 的子类），而非接受的代理的对象所属的类。然而，若是改用 “isKindOfClass:” 这样的类型信息查询方法，那么代理对象就会把这条消息转给 “接受代理的对象”（proxied object）。也就是说，这条消息的返回值与直接在接受代理的对象上面查询其类型所得的结果相同。因此，这样查出来的类对象与通过 class 方法所返回的那个类对象不同，class 方法所返回的类表示发起代理的对象，而非接受代理的对象。
END
