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前言

我們類的底層探索已經(jīng)告一段落，我們梳理一下常見的面試題，希望對(duì)你有些幫助。

問題

1.runtime是什么?

2.runtime如何實(shí)現(xiàn)weak，為什么可以自動(dòng)置為nil?

3.runtime Associate方法關(guān)聯(lián)的對(duì)象，是否需要在dealloc中釋放?

4.關(guān)聯(lián)對(duì)象AssociationsManager是否唯一？

5.分類方法會(huì)覆蓋本類方法嗎？

6.所有分類方法都優(yōu)先于本類嗎？

7.方法的本質(zhì)，SEL是什么？IMP是什么？兩者之間關(guān)系是什么？

8.編譯后的類能否添加實(shí)例變量？能否向運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建的類添加實(shí)例變量?

9.[self class] 和[super class]區(qū)別和原理分析

10.內(nèi)存平移問題

問題一：`runtime`是什么?

runtime 是由C和C++ 和匯編實(shí)現(xiàn)的?套API，為OC語?加?了?向?qū)ο?，運(yùn)?時(shí)的功能。
運(yùn)?時(shí)(Runtime)是指將數(shù)據(jù)類型的確定由編譯時(shí)推遲到了運(yùn)?時(shí).
舉個(gè)例?： extension - category 的區(qū)別（extension是編譯期就確定了，但是懶加載的category是在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)加入的）。
平時(shí)我們編寫的OC代碼，在程序運(yùn)?過程中，其實(shí)最終會(huì)轉(zhuǎn)換成Runtime的C語?代碼，Runtime 是Object-C 的幕后?作者

問題二：`runtime`如何實(shí)現(xiàn)`weak`，為什么可以自動(dòng)置為`nil`?

通過SideTable找到我們的weak_table
weak_table 根據(jù)referent 找到或者創(chuàng)建 weak_entry_t
然后append_referrer(entry, referrer)將我的新弱引用的對(duì)象加進(jìn)去entry
最后weak_entry_insert 把entry加入到我們的weak_table

底層源碼調(diào)用流程如下圖所示

weak底層調(diào)用

問題三：`runtime` Associate方法關(guān)聯(lián)的對(duì)象，是否需要在`dealloc`中釋放?

當(dāng)我們創(chuàng)建的對(duì)象釋放時(shí)，會(huì)調(diào)用dealloc方法，其中的大致流程如下：

1、C++函數(shù)釋放：objc_cxxDestruct
2、移除關(guān)聯(lián)屬性：_object_remove_assocations
3、將弱引用自動(dòng)設(shè)置nil：weak_clear_no_lock(&table.weak_table, (id)this);
4、引用計(jì)數(shù)處理：table.refcnts.erase(this）
5、銷毀對(duì)象：free(obj)

所以，關(guān)聯(lián)對(duì)象不需要我們手動(dòng)移除，會(huì)在對(duì)象析構(gòu)即dealloc時(shí)釋放

dealloc 源碼

dealloc的源碼查找路徑為：dealloc -> _objc_rootDealloc -> rootDealloc -> object_dispose（釋放對(duì)象）-> objc_destructInstance -> _object_remove_assocations

在objc源碼中搜索dealloc的源碼實(shí)現(xiàn)

// Replaced by NSZombies
- (void)dealloc {
    _objc_rootDealloc(self);
}

進(jìn)入_objc_rootDealloc源碼實(shí)現(xiàn)，主要是對(duì)對(duì)象進(jìn)行析構(gòu)

void
_objc_rootDealloc(id obj)
{
    ASSERT(obj);

    obj->rootDealloc();
}

進(jìn)入rootDealloc源碼實(shí)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)其中有關(guān)聯(lián)屬性時(shí)設(shè)置bool值，當(dāng)有這些條件時(shí)，需要進(jìn)入else流程

image
進(jìn)入object_dispose源碼實(shí)現(xiàn)，主要是銷毀實(shí)例對(duì)象

/***********************************************************************
* object_dispose
* fixme
* Locking: none
**********************************************************************/
id 
object_dispose(id obj)
{
    if (!obj) return nil;

    objc_destructInstance(obj);    
    free(obj);

    return nil;
}

進(jìn)入objc_destructInstance源碼實(shí)現(xiàn)，在這里有移除關(guān)聯(lián)屬性的方法

/***********************************************************************
* objc_destructInstance
* Destroys an instance without freeing memory. 
* Calls C++ destructors.
* Calls ARC ivar cleanup.
* Removes associative references.
* Returns `obj`. Does nothing if `obj` is nil.
**********************************************************************/
void *objc_destructInstance(id obj) 
{
    if (obj) {
        // Read all of the flags at once for performance.
        bool cxx = obj->hasCxxDtor();
        bool assoc = obj->hasAssociatedObjects();

        // This order is important.
        if (cxx) object_cxxDestruct(obj);
        if (assoc) _object_remove_assocations(obj);
        obj->clearDeallocating();
    }

    return obj;
}

進(jìn)入_object_remove_assocations源碼，關(guān)聯(lián)屬性的移除，主要是從全局哈希map中找到相關(guān)對(duì)象的迭代器，然后將迭代器中關(guān)聯(lián)屬性，從頭到尾的移除

// Unlike setting/getting an associated reference,
// this function is performance sensitive because of
// raw isa objects (such as OS Objects) that can't track
// whether they have associated objects.
void
_object_remove_assocations(id object)
{
    ObjectAssociationMap refs{};

    {
        AssociationsManager manager;
        AssociationsHashMap &associations(manager.get());
        //獲取迭代器
        AssociationsHashMap::iterator i = associations.find((objc_object *)object);
        //從頭到尾逐個(gè)移除
        if (i != associations.end()) {
            refs.swap(i->second);
            associations.erase(i);
        }
    }

    // release everything (outside of the lock).
    for (auto &i: refs) {
        i.second.releaseHeldValue();
    }
}

問題四：關(guān)聯(lián)對(duì)象`AssociationsManager`是否唯一？

AssociationsManager結(jié)構(gòu)中，manager只是對(duì)外代言人，并不是唯一的，AssociationsHashMap哈希表才是唯一的。

1. 運(yùn)行驗(yàn)證：
移除鎖，這樣可以同時(shí)存在2個(gè)manager了。

image

加入測試代碼，創(chuàng)建2個(gè)manager，都調(diào)用get()，發(fā)現(xiàn)2個(gè)讀取的associations是相同地址。

證明AssociationsHashMap在內(nèi)存中是獨(dú)一份的，而manager只是外層包裝，可以創(chuàng)建多個(gè)。

測試

問題五：`分類`方法會(huì)覆蓋`本類`方法嗎？

分類方法會(huì)調(diào)用attachLists，將分類方法插入了本類方法前面，全都存儲(chǔ)起來。并不是覆蓋本類方法，這個(gè)在我們之前的文章中 iOS-類的加載（下）有詳細(xì)的解釋。

問題六：所有分類方法都優(yōu)先于本類嗎？

類的方法和分類方法重名，如果調(diào)用，是什么情況？

如果同名方法是普通方法，包括initialize -- 先調(diào)用分類方法
- 因?yàn)?code>分類的方法是在類realize之后 attach進(jìn)去的，插在類的方法的前面，所以優(yōu)先調(diào)用分類的方法（注意：不是分類覆蓋主類?。。?/p>
- initialize方法什么時(shí)候調(diào)用？ initialize方法也是主動(dòng)調(diào)用，即第一次消息時(shí)調(diào)用，為了不影響整個(gè)load，可以將需要提前加載的數(shù)據(jù)寫到initialize中
如果同名方法是load方法 -- 先 主類load，后分類load（分類之間，看編譯的順序）
- 原因：參考iOS-類的加載（下）文章中的 load_images 原理分析

image

問題七：方法的本質(zhì)，`SEL`是什么？`IMP`是什么？兩者之間關(guān)系是什么？

方法的本質(zhì)：發(fā)送消息，消息會(huì)有以下幾個(gè)流程

快速查找（objc_msgSend） -cache_t緩存消息中查找

慢速查找 - 遞歸自己|父類 -lookUpImpOrForward

查找不到消息：動(dòng)態(tài)方法解析 -resolveInstanceMethod

消息快速轉(zhuǎn)發(fā) - forwardingTargetForSelector

消息慢速轉(zhuǎn)發(fā) - methodSignatureForSelector & forwardInvocation

sel是方法編號(hào) - 在read_images期間就編譯進(jìn)了內(nèi)存

imp是函數(shù)實(shí)現(xiàn)指針，找imp就是找函數(shù)的過程

打個(gè)比方：加入你要從一本字典中查找某個(gè)字，那么sel相當(dāng)于字典的目錄title，imp 相當(dāng)于字典的頁碼。

問題八：`編譯后`的類能否添加實(shí)例變量？能否向運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建的類添加實(shí)例變量?

1、不可以。因?yàn)榫幾g好的實(shí)例變量存放的位置在類的ro，一旦編譯完成，內(nèi)存結(jié)構(gòu)就完全確定了，無法修改。

2、運(yùn)行時(shí)在register注冊前，可以添加。但是調(diào)用運(yùn)行時(shí)register注冊后，就完成了內(nèi)存的注入，內(nèi)存結(jié)構(gòu)確定了，無法修改。

問題九：`[self class]` 和`[super class]`區(qū)別和原理分析

[self class]就是發(fā)送消息objc_msgSend，消息接受者是self，方法編號(hào)（SEL）是class
[super class]本質(zhì)是objc_msgSendSuper，消息接受者還是self，方法編號(hào)是class。

實(shí)際運(yùn)行時(shí)，[super class]在匯編層執(zhí)行的是objc_msgSendSuper2，直接從superclass父類開始搜索,節(jié)約了一輪查找資源

測試代碼：

@interface ZGPerson : NSObject
@end
@implementation ZGPerson
- (instancetype)init {
 if (self = [super init]) {
       NSLog(@"%@ %@", [self class], [super class]);
   }
   return self; }
@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
   @autoreleasepool {
       ZGPerson * person = [[ZGPerson alloc] init];
  }
   return 0;
}

打印結(jié)果： 都是ZGPerson

結(jié)果

結(jié)果與我想的不一樣，為什么不是ZGPerson和NSObject呢？我們查看源碼分析一下

我們查看 [self class]中的class源碼

- (Class)class {
    return object_getClass(self);
}

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

其底層是獲取對(duì)象的isa，當(dāng)前的對(duì)象是ZGPerson，其isa是同名的ZGPerson，所以[self class]打印的是ZGPerson

而[super class]中，其中super 是語法的 關(guān)鍵字，可以通過clang 看super的本質(zhì)，clang生成cpp編譯文件(clang -rewrite-objc ZGPerson.m -o ZGPerson.cpp)，打開main.cpp文件:

ZGPerson.cpp

底層源碼中搜索__rw_objc_super，是一個(gè)中間結(jié)構(gòu)體

__rw_objc_super

objc中搜索objc_msgSendSuper，查看其隱藏參數(shù)

objc_msgSendSuper

搜索struct objc_super

objc_super

通過clang的底層編譯代碼可知，當(dāng)前消息的接收者 等于 self，而self 等于 LGTeacher，所以 [super class]進(jìn)入class方法源碼后，其中的self是init后的實(shí)例對(duì)象，實(shí)例對(duì)象的isa指向的是本類，即消息接收者是LGTeacher本類

我們再來看[super class]在運(yùn)行時(shí)是否如上一步的底層編碼所示，是objc_msgSendSuper，打開匯編調(diào)試，調(diào)試結(jié)果如下

image
- 搜索objc_msgSendSuper2，從注釋得知，是從類開始查找，而不是父類
  
  objc_msgSendSuper2
- 查看objc_msgSendSuper2的匯編源碼，是從superclass中的cache中查找方法

ENTRY _objc_msgSendSuper2
UNWIND _objc_msgSendSuper2, NoFrame

ldp p0, p16, [x0]       // p0 = real receiver, p16 = class 取出receiver 和 class
ldr p16, [x16, #SUPERCLASS] // p16 = class->superclass
CacheLookup NORMAL, _objc_msgSendSuper2//cache中查找--快速查找

END_ENTRY _objc_msgSendSuper2

總結(jié)：

[self class]方法調(diào)用的本質(zhì)是 發(fā)送消息，調(diào)用class的消息流程，拿到元類的類型，在這里是因?yàn)轭愐呀?jīng)加載到內(nèi)存，所以在讀取時(shí)是一個(gè)字符串類型，這個(gè)字符串類型是在map_images的readClass時(shí)已經(jīng)加入表中，所以打印為ZGPerson
[super class]打印的是ZGPerson，原因是當(dāng)前的super是一個(gè)關(guān)鍵字，在這里只調(diào)用objc_msgSendSuper2，其實(shí)他的消息接收者和[self class]是一模一樣的，所以返回的是ZGPerson

問題十：`runtime`是什么?內(nèi)存平移問題

Class cls = [LGPerson class];
void  *kc = &cls;  //
[(__bridge id)kc saySomething];

LGPerson中有一個(gè)屬性 kc_name 和一個(gè)實(shí)例方法saySomething，通過上面代碼這種方式，能否調(diào)用實(shí)例方法？為什么？

代碼調(diào)試

我們在日常開發(fā)中的調(diào)用方式是下面這種

LGPerson *person = [LGPerson alloc];
[person saySomething];

通過運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，是可以執(zhí)行的，打印結(jié)果如下

image
[person saySomething]的本質(zhì)是對(duì)象發(fā)送消息，那么當(dāng)前的person是什么？
- person的 isa指向類LGPerson 即person的首地址指向 LGPerson的首地址，我們可以通過LGPerson的內(nèi)存平移找到cache，在cache中查找方法
  
  image
[(__bridge id)kc saySomething]中的kc是來自于LGPerson 這個(gè)類，然后有一個(gè)指針kc，將其指向LGPerson的首地址

image

所以，person是指向LGPerson類的結(jié)構(gòu)，kc也是指向LGPerson類的結(jié)構(gòu)，然后都是在LGPerson中的methodList中查找方法

image

修改：saySomething里面有屬性 self.kc_name 的打印

代碼如下所示

- (void)saySomething{
    NSLog(@"%s - %@",__func__,self.kc_name);
}

//下面這兩種方式調(diào)用
//方式一
Class cls = [LGPerson class];
void  *kc = &cls; 
[(__bridge id)kc saySomething]; 

//方式二：常規(guī)調(diào)用
LGPerson *person = [LGPerson alloc];
 [person saySomething];

查看這兩種調(diào)用方式的打印結(jié)果，如下所示
- kc方式的調(diào)用打印的kc_name 是<ViewController: 0x7fe29170b560>
- person方式的調(diào)用打印的kc_name是(null)
  
  image

為什么會(huì)出現(xiàn)打印不一致的情況？

其中person方式的kc_name 是由于 self指向person的內(nèi)存結(jié)構(gòu)，然后通過內(nèi)存平移8字節(jié)，取出去kc_name，即self指針首地址平移8字節(jié)獲得

image
【方式一】其中kc指針中沒有任何，所以kc表示8字節(jié)指針，self.kc_name的獲取，相當(dāng)于 kc首地址的指針也需要平移8字節(jié)找kc_name，那么此時(shí)的kc的指針地址是多少？平移8字節(jié)獲取的是什么？
- kc是一個(gè)指針，是存在棧中的，棧是一個(gè)先進(jìn)后出的結(jié)構(gòu)，參數(shù)傳入就是一個(gè)不斷壓棧的過程，
  - 其中隱藏參數(shù)會(huì)壓入棧，且每個(gè)函數(shù)都會(huì)有兩個(gè)隱藏參數(shù)(id self，sel _cmd),可以通過clang查看底層編譯
  - 隱藏參數(shù)壓棧的過程，其地址是遞減的，而棧是從高地址->低地址分配的，即在棧中，參數(shù)會(huì)從前往后一直壓
  - super通過clang查看底層的編譯，是objc_msgSendSuper，其第一個(gè)參數(shù)是一個(gè)結(jié)構(gòu)體__rw_objc_super（self，class_getSuperclass），那么結(jié)構(gòu)體中的屬性是如何壓棧的？可以通過自定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體，判斷結(jié)構(gòu)體內(nèi)部成員的壓棧情況
    - p &person3
    - p *(NSNumber **)0x00007ffee83a8090
    - p *(NSNumber **)0x00007ffee83a8098
      
      image
      
      所以圖中可以得出 20先加入，再加入10，因此結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的壓棧情況是 低地址->高地址，遞增的，棧中結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的成員是反向壓入棧，即低地址->高地址，是遞增的，
所以到目前為止，棧中從高地址到低地址的順序的：self - _cmd - (id)class_getSuperclass(objc_getClass("ViewController")) - self - cls - kc - person
- self和_cmd是viewDidLoad方法的兩個(gè)隱藏參數(shù)，是高地址->低地址正向壓棧的
- class_getSuperClass 和 self為objc_msgSendSuper2中的結(jié)構(gòu)體成員，是從最后一個(gè)成員變量，即低地址->高地址反向壓棧的

可以通過下面這段代碼打印下棧的存儲(chǔ)是否如上面所說

void *sp  = (void *)&self;
void *end = (void *)&person;
long count = (sp - end) / 0x8;

for (long i = 0; i<count; i++) {
    void *address = sp - 0x8 * I;
    if ( i == 1) {
        NSLog(@"%p : %s",address, *(char **)address);
    }else{
        NSLog(@"%p : %@",address, *(void **)address);
    }
}

運(yùn)行結(jié)果如下

image

其中為什么class_getSuperclass是ViewController，因?yàn)?code>objc_msgSendSuper2返回的是當(dāng)前類，兩個(gè)self，并不是同一個(gè)self，而是棧的指針不同，但是指向同一片內(nèi)存空間

[(__bridge id)kc saySomething]調(diào)用時(shí)，此時(shí)的kc是 LGPerson: 0x7ffeec381098，所以saySomething方法中傳入的self 還是LGPerson，但并不是我們通常認(rèn)為的LGPerson，使我們當(dāng)前傳入的消息接收者，即LGPerson: 0x7ffeec381098，是LGPerson的實(shí)例對(duì)象，此時(shí)的操作與普通的LGPerson是一致的，即LGPerson的地址內(nèi)存平移8字節(jié)
- 普通person流程：person -> kc_name - 內(nèi)存平移8字節(jié)
- kc流程：0x7ffeec381098 + 0x80 -> 0x7ffeec3810a0,即為self，指向<ViewController: 0x7fac45514f50>，如下圖所示
  
  image

其中 person 與 LGPerson的關(guān)系是 person是以LGPerson為模板的實(shí)例化對(duì)象，即alloc有一個(gè)指針地址，指向isa，isa指向LGPerson，它們之間關(guān)聯(lián)是有一個(gè)isa指向，

而kc也是指向LGPerson的關(guān)系，編譯器會(huì)認(rèn)為 kc也是LGPerson的一個(gè)實(shí)例化對(duì)象，即kc相當(dāng)于isa，即首地址，指向LGPerson，具有和person一樣的效果，簡單來說，我們已經(jīng)完全將編譯器騙過了，即kc也有kc_name。由于person查找kc_name是通過內(nèi)存平移8字節(jié)，所以kc也是通過內(nèi)存平移8字節(jié)去查找kc_name

哪些東西在棧里哪些在堆里

alloc的對(duì)象都在堆中
指針、對(duì)象 在棧中，例如person指向的空間在堆中，person所在的空間在棧中
臨時(shí)變量在棧中
屬性值 在堆，屬性隨對(duì)象是在棧中

注意：

堆是從小到大，即低地址->高地址

棧是從大到小，即從高地址->低地址分配
*   函數(shù)隱藏參數(shù)會(huì)`從前往后`一直壓，即 `從高地址->低地址 開始入棧`，
    
    
*   結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的成員是`從低地址->高地址`
一般情況下，內(nèi)存地址有如下規(guī)則
*   `0x60` 開頭表示在 `堆`中
    
    
*   `0x70` 開頭的地址表示在 `棧`中
    
    
*   `0x10` 開頭的地址表示在`全局區(qū)域`中

以上就是全部的內(nèi)容了，如有錯(cuò)誤，還望指正。

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iOS 底層面試題

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前言

問題

問題一：`runtime`是什么?

問題二：`runtime`如何實(shí)現(xiàn)`weak`，為什么可以自動(dòng)置為`nil`?

問題三：`runtime` Associate方法關(guān)聯(lián)的對(duì)象，是否需要在`dealloc`中釋放?

問題四：關(guān)聯(lián)對(duì)象`AssociationsManager`是否唯一？

問題五：`分類`方法會(huì)覆蓋`本類`方法嗎？

問題六：所有分類方法都優(yōu)先于本類嗎？

問題七：方法的本質(zhì)，`SEL`是什么？`IMP`是什么？兩者之間關(guān)系是什么？

問題八：`編譯后`的類能否添加實(shí)例變量？能否向運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建的類添加實(shí)例變量?

問題九：`[self class]` 和`[super class]`區(qū)別和原理分析

總結(jié)：

問題十：`runtime`是什么?內(nèi)存平移問題

修改：saySomething里面有屬性 self.kc_name 的打印

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iOS 底層面試題

前言

問題

問題一：runtime是什么?

問題二：runtime如何實(shí)現(xiàn)weak，為什么可以自動(dòng)置為nil?

問題三：runtime Associate方法關(guān)聯(lián)的對(duì)象，是否需要在dealloc中釋放?

問題四：關(guān)聯(lián)對(duì)象AssociationsManager是否唯一？

問題五：分類方法會(huì)覆蓋本類方法嗎？

問題六：所有分類方法都優(yōu)先于本類嗎？

問題七：方法的本質(zhì)，SEL是什么？IMP是什么？兩者之間關(guān)系是什么？

問題八：編譯后的類能否添加實(shí)例變量？能否向運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建的類添加實(shí)例變量?

問題九：[self class] 和[super class]區(qū)別和原理分析

總結(jié)：

問題十：runtime是什么?內(nèi)存平移問題

修改：saySomething里面有屬性 self.kc_name 的打印

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問題三：`runtime` Associate方法關(guān)聯(lián)的對(duì)象，是否需要在`dealloc`中釋放?

問題四：關(guān)聯(lián)對(duì)象`AssociationsManager`是否唯一？

問題五：`分類`方法會(huì)覆蓋`本類`方法嗎？

問題六：所有分類方法都優(yōu)先于本類嗎？

問題七：方法的本質(zhì)，`SEL`是什么？`IMP`是什么？兩者之間關(guān)系是什么？

問題八：`編譯后`的類能否添加實(shí)例變量？能否向運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建的類添加實(shí)例變量?

問題九：`[self class]` 和`[super class]`區(qū)別和原理分析

問題十：`runtime`是什么?內(nèi)存平移問題