【iOS】——探究isKindOfClass和isMemberOfClass底层实现

isKindOfClass

判断该对象是否为传入的类或其子类的实例

// 类方法实现，用于检查一个类是否属于另一个类或其父类链上的任何类。
+ (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
    // 从当前类开始，tcls将沿着元类的继承链向上遍历。
    for (Class tcls = self->ISA(); tcls; tcls = tcls->getSuperclass()) {
        // 检查当前类tcls是否等于要检查的类cls。
        if (tcls == cls) return YES; // 如果相等，立即返回YES，表示属于该类或其子类。
    }
    // 如果遍历完整个继承链都没有找到匹配的类，返回NO。
    return NO;
}

// 实例方法实现，用于检查一个对象是否属于指定的类或其任何父类。
- (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
    // 从对象的类开始，tcls将沿着继承链向上遍历。
    for (Class tcls = [self class]; tcls; tcls = tcls->getSuperclass()) {
        // 检查当前类tcls是否等于要检查的类cls。
        if (tcls == cls) return YES; // 如果相等，立即返回YES，表示属于该类或其子类。
    }
    // 如果遍历完整个继承链都没有找到匹配的类，返回NO。
    return NO;
}

isKindOfClass分为类方法和实例方法，相同点都是首先判断调用者的isa指针指向的对象是否和传入的cls对象相同，如果不相同则沿着继承链获取调用者的父类的isa指针接着判断其指向的对象和传入的cls对象相同。

如果相同则返回YES，否则一直沿着继承链找直到tcls为nil退出循环并返回NO。至于tcls为什么能为nil呢，因为任何OC对象沿着继承链向上都会到根类NSObject类而NSObject类的Superclass为nil

说完了相同点下面说下不同点，在OC中实例对象的isa指针指向它所属的类，类对象的isa指针指向它所属的元类。类有类的继承链，元类有元类的继承链，因此会走两条不同的路，但最后又会汇入到一块也就是根类NSObject类。

下面这张图是类和元类的继承链：

class是类，meta是元类。

虚线是isa指针，实线是父类指针。

不难发现类的isa指针指向所属的元类，元类沿着继承链到根元类而根元类的父类是根类（NSObject）

下面给出isKindOfClass流程图：

类方法调用流程：

实例方法调用流程：

总结一下：

类对象调用isKindOfClass方法

按照该类所属的元类 --> 根元类 --> 根类 --> nil 与 传入类的对比。

实例对象调用isKindOfClass方法

该对象所属的类 --> 父类 --> 根类 --> nil 与 传入类的对比。

isMemberOfClass

判断该对象是否为传入的类的实例

+ (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    return self->ISA() == cls;
}

- (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    return [self class] == cls;
}

isMemberOfClass同样也是分为类方法和实例方法。

通过代码不难发现

类方法是判断类对象的isa指针指向的元类对象是否和传入的对象相同

实例方法是判断通过当前对象（self）调用class方法（[self class])返回的对象是否和传入的对象相同

这里的class方法我们看下代码：

// 类方法，返回自身
+ (Class)class {
    return self;
}
 
// 实例方法，查找isa（类）
- (Class)class {
    return object_getClass(self);
}

实例对象调用的class方法又调用类object_getClass并将自身作为参数传入，接着进入object_getClass方法

Class object_getClass(id obj)
{
    if (obj) return obj->getIsa();
    else return Nil;
}

这里又调用了getIsa()方法

inline Class 
objc_object::getIsa() 
{
    if (!isTaggedPointer()) return ISA();

    uintptr_t ptr = (uintptr_t)this;
    if (isExtTaggedPointer()) {
        uintptr_t slot = 
            (ptr >> _OBJC_TAG_EXT_SLOT_SHIFT) & _OBJC_TAG_EXT_SLOT_MASK;
        return objc_tag_ext_classes[slot];
    } else {
        uintptr_t slot = 
            (ptr >> _OBJC_TAG_SLOT_SHIFT) & _OBJC_TAG_SLOT_MASK;
        return objc_tag_classes[slot];
    }
}

这个方法先判断对象是不是TaggedPointer类型，这里涉及到了指针优化的内容，最后又调用了ISA（）方法。

这里涉及到类与对象底层了，这里就不展开了，总之就是返回到该对象所属的类。

总结一下：

类对象调用isMemberOfClass方法

按照该类所属的元类 与 传入的类对比

实例对象调用isMemberOfClass方法

按照该对象所属的类 与 传入的类对比

objc_opt-isKindOfClass

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view.
    NSLog(@"rel = %d",[[NSObject class] isKindOfClass:[NSObject class]]);
}

运行下面代码并在

NSLog(@"rel = %d",[[NSObject class] isKindOfClass:[NSObject class]]);处加断点，打开汇编调试：Xcode -> Debug -> Debug Workflow -> Always show disassembly。 运行代码可以看到：

底层调用的不是isKindOfClass方法而是objc_opt-isKindOfClass方法，下面我们看下源码：

BOOL objc_opt_isKindOfClass(id obj, Class otherClass) {
#if __OBJC2__ // 如果是Objective-C 2.0版本及以上
    if (slowpath(!obj)) return NO; // 慢路径检查，如果对象obj是nil，则直接返回NO

    Class cls = obj->getIsa(); // 快速获取对象的类信息，ISA指向对象所属的类

    if (fastpath(!cls->hasCustomCore())) { // 快路径检查，如果类没有自定义的核心实现
        // 遍历类的继承链，检查是否包含otherClass
        for (Class tcls = cls; tcls; tcls = tcls->getSuperclass()) {
            if (tcls == otherClass) return YES; // 如果在继承链中找到了otherClass，返回YES
        }
        return NO; // 如果遍历完整个继承链都没有找到otherClass，返回NO
    }
#endif // 结束Objective-C 2.0及以上的条件编译

    // 如果类有自定义的核心实现，或者不满足前面的快路径条件，
    // 则通过消息发送的方式调用isKindOfClass:方法
    return ((BOOL(*)(id, SEL, Class))objc_msgSend)(obj, @selector(isKindOfClass:), otherClass);
}

objc_opt-isKindOfClass是对isKindOfClass的方法对优化，首先会慢路径检查判断对象是否存在。接着获取对象所属的类，进行快路径检查判断类有没有自定义核心实现，接着遍历类的继承链并和传入的otherclass做比较。如果类有自定义的核心实现，或者不满足前面的快路径条件，则调用isKindOfClass方法

关于fastpath和slowpath

//x很可能为真， fastpath 可以简称为 真值判断
#define fastpath(x) (__builtin_expect(bool(x), 1)) 
//x很可能为假，slowpath 可以简称为 假值判断
#define slowpath(x) (__builtin_expect(bool(x), 0)) 

__builtin_expect 指令是由 gcc 引入的

目的：编译器可以对代码进行优化，以减少指令跳转带来的性能下降。即性能优化

作用：允许程序员将最有可能执行的分支告诉编译器。

指令的写法为：__builtin_expect(EXP, N) 。表示 EXP==N的概率很大。

fastpath 定义中 __builtin_expect((x),1) 表示 x 的值为真的可能性更大；即 执行if 里面语句的机会更大

slowpath 定义中的 __builtin_expect((x),0) 表示 x 的值为假的可能性更大。即执行 else 里面语句的机会更大

在日常的开发中，也可以通过设置来优化编译器，达到性能优化的目的，设置的路径为：Build Setting --> Optimization Level --> Debug --> 将None 改为 fastest 或者 smallest