OC底层原理探索之相关面试题一

全局表

三张全局表：关联对象表、弱引用表、引用计数表

void arr_init(void) 
{
    AutoreleasePoolPage::init();
    SideTablesMap.init(); //散列表
    _objc_associations_init();// 关联对象表
}

其中散列表里面包含：弱引用和引用计数表

struct SideTable {
    spinlock_t slock;
    RefcountMap refcnts; //引用计数表
    weak_table_t weak_table;// 弱引用
}

关联对象移除时机

在函数objc_removeAssociatedObjects找到_object_remove_assocations(object, /*deallocating*/false);查找调用的方法链 object_dispose(id obj) ->objc_destructInstance -> _object_remove_assocations 关联对象跟obj绑定

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, /*deallocating*/true);
        obj->clearDeallocating();
    }

    return obj;
}

load方法在什么时候调用

load方法调用.png _objc_init里的_dyld_objc_notify_register(&map_images, load_images, unmap_image) load_images的方法里面，进行单个类的收集在一个类的load方法表和一个分类的load方法表 load_images -> prepare_load_methods -> schedule_class_load ->add_class_to_loadable_list -> add_category_to_loadable_list -> call_load_methods -> call_class_loads -> call_category_loads 调用顺序: objc内的C++函数(static_init的时候调用)，也就是自启的c++函数 > load() > C++函数 > initialize()(第一次消息发送lookupImp的时候调用) > main 分类load的加载顺序，主要由编译的顺序决定

Runtime

runtime 是由C 和C++ 汇编实现的⼀套API，为OC语⾔加⼊了⾯向对象，运⾏时的功能,运⾏时(Runtime)是指将数据类型的确定由编译时推迟到了运⾏时。平时编写的OC代码，在程序运⾏过程中，其实最终会转换成Runtime的C语⾔代码，Runtime 是 Object-C 的幕后⼯作者。比如 addMethods、 addPropertys、 rwe

⽅法的本质，sel和imp分别是什么

sel 是⽅法编号 ~ 在read_images 期间就编译进⼊了内存 imp 就是我们函数实现指针，找imp 就是找函数的过程 sel 就相当于书本的⽬录 tittle imp 就是书本的⻚码查找具体的函数就是想看这本书⾥⾯具体篇章的内容 1：我们⾸先知道想看什么 (sel) 2：根据⽬录对应的⻚码（imp） 3：翻到具体的内容⽅法的本质：发送消息 , 消息会有以下⼏个流程 1：快速查找（objc_msgSend）~ cache_t 缓存消息 2：慢速查找~ 递归⾃⼰| ⽗类 ~ lookUpImpOrForward 3：查找不到消息: 动态⽅法解析 ~ resolveInstanceMethod 4：消息快速转发~ forwardingTargetForSelector 5：消息慢速转发~ methodSignatureForSelector & forwardInvocation

能否向编译后的类中增加实例变量

不能，因为我们编译好的实例变量存储的位置在 ro，⼀旦编译完成，内存结构就完全确定就⽆法修改。可以添加属性和方法。

能否向运行时创建的类中添加实例变量

看时机，只要类没有注册到内存还是可以添加的.在方法objc_registerClassPair调用之前都可以。在源码中找到class_addIvar

BOOL class_addIvar(Class cls, const char *name, size_t size, 
                   uint8_t alignment, const char *type)
{
    bool result = YES;

    if (!cls) return NO;
    if (ISMETA(cls)) return NO;
    if (!(cls->info & CLS_CONSTRUCTING)) return NO;
    //...
}

!(cls->info & CLS_CONSTRUCTING)这个是个关键，只要这个成立，就不能添加实例变量，那么我们看下，这个条件什么时候成立。在objc_registerClassPair中

void objc_registerClassPair(Class cls)
{
    //...
    // Clear "under construction" bit, set "done constructing" bit
    cls->info &= ~CLS_CONSTRUCTING;
    cls->ISA()->info &= ~CLS_CONSTRUCTING;
    cls->info |= CLS_CONSTRUCTED;
    cls->ISA()->info |= CLS_CONSTRUCTED;

    NXHashInsertIfAbsent(class_hash, cls);
}

`[self class]`和`[super class]`的区别以及原理分析

self是个形参名，而super是个关键字

- (instancetype)init{
    self = [super init];
    if (self) {
        NSLog(@"%@ - %@",[self class],[super class]);// 打印Person, Person
    }
    return self;
}

这里的[self class]其实调用的是NSObject的class方法。就是发送消息objc_msgSend(void/* id self, SEL op, ... */ )，消息接受者是 self

- (Class)class {
    return object_getClass(self); // self是指隐藏参数(id self , sel _cmd)
}

super其实是个关键字objc_msgSendSuper(void/* struct objc_super *super, SEL op, ... */ )是个struct objc_super的结构体

struct objc_super {
    __unsafe_unretained _Nonnull id receiver;
    __unsafe_unretained _Nonnull Class super_class;//第一个去查找的类
};

[super class] 本质就是objc_msgSendSuper, 消息的接受者还是self ⽅法编号：class ,只是objc_msgSendSuper会更快直接跳过 self 的查找 objc_msgSendSuper在汇编的时候自动变成了objc_msgSendSuper2

内存平移问题

Person内有一个对象方法saySomething,下面这种写法是否能调起该方法

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

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    Person *person = [Person alloc];
    Class cls = [Person class];
    void  *kc = &cls;
    [person saySomething];
    [(__bridge id)kc saySomething];
}

打印输出，我们发现都能调起

我们知道saySomething在Person类的data中，person可以通过isa找到类然后经过平移就可以得到data中的方法。而kc是一个指针，指向的是Person类的所以也能得到data中的方法。我们重新修改一下saySomething的实现

@property (nonatomic, copy) NSString *name;
- (void)saySomething{
    NSLog(@"%s - %@",__func__,self.name);
}

这里的[(__bridge id)kc saySomething];为什么会输出person的地址呢？ person vs kc 区别： person是一个已经开辟了内存的对象，而kc只是一个指针而已，没有内存空间。person可以通过内存平移找到name（self+ offset）

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    Person *person = [Person alloc];
    Class cls = [Person class];
    void  *kc = &cls;
    [person saySomething]; // person + 0x8
    [(__bridge id)kc saySomething];// cls + 0x8
}

函数的栈帧是一个栈结构，我们找到cls+0x8的上一个对象是谁就ok了所以这也解释出了上面为什么会打印出person。

压栈

在name之前新增一个属性，此时看下栈帧情况

@property (nonatomic, copy) NSString *hobby;
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
- (void)saySomething{
    NSLog(@"%s - %@",__func__,self.name);
}

- (void)viewDidLoad {// 参数压栈(id self, sel _cmd)
    [super viewDidLoad];// 结构体压栈（objc, class）
    Person *person = [Person alloc];
    Class cls = [Person class];
    void  *kc = &cls;
    [person saySomething]; // person + 0x10
    [(__bridge id)kc saySomething];// cls + 0x10（16个字节因为新增了一个8字节的属性）
}

那么这个ox10到底指的哪里，这个viewDidLoad到底哪些东西压栈了 1.参数压栈(隐藏参数) 2.结构体压栈(super关键字)

结构体压栈

struct kc_struct{
    NSNumber *num1;
    NSNumber *num2;
} kc_struct;

结构体压栈情况，结构体压栈成员变量是是从后向前压栈。结构体压栈.png

参数压栈

// 高地址 -> 低地址
void kcFunction(id p1, id p2){
    NSLog(@"%p\n",&p1);
    NSLog(@"%p",&p2);
}

所以参数压栈是从前往后压。

- (void)viewDidLoad {// 参数压栈(id self, sel _cmd)
    [super viewDidLoad];// 结构体压栈（receiver, class）
    Person *person = [Person alloc];
    Class cls = [Person class];
    void  *kc = &cls;
    [person saySomething]; // person + 0x10
    [(__bridge id)kc saySomething];// cls + 0x10（16个字节因为新增了一个8字节的属性）
}

重新回来这个代码，可以得出压栈顺序：

压栈.png

所以[(__bridge id)kc saySomething]打印的是ViewController