iOS底层原理18：OC底层面试题分享

每天写点代码
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load和initialize方法的调用原则和顺序？

load方法

  • load方法是在应用程序加载过程中，在main函数之前，也就是dyld加载过程中完成调用的；
  • 在底层load_images方法被调用时，维护了两张表格，一张用来存放类的load方法，另一张用来存放分类的load方法；
  • 优先调用类的load方法；
  • 在对类的load方法处理时，进行递归调用来确保父类的方法能被优先处理；
  • load方法调用顺序为:父类、子类、分类；
  • 分类中load方法的调用顺序有变异顺序决定；

initialize方法

  • initialize在第一次消息发送时进行调用，所以load方法比initialize方法先调用；
  • 分类的initialize方法是会插在最前面，以确保分类的initialize优先调用；

C++构造函数的调用

  • 在dyld流程分析的时候，我们知道其调用顺序为：load、C++构造函数、main；
  • 如果是在源码工程objc中的C++构造函数，在objc_init()的时候，会通过static_init方法优先调用C++构造函数；

runtime是什么？

  • 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和运行时的功能；
  • 运行时是指将数据类型的确定由编译时推迟到了运行时；比如extension和category的区别；
  • 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；

方法的本质是什么？sel是什么？imp是什么？它们之前有什么关系？

方法的本质是发送消息，流程如下：

  • 1.快速查找(objc_msgSend)～cache_t缓存消息；
  • 慢速查找~递归自己｜父类～lookUpImpOrForward；
  • 查找不到消息：动态方法解析～resolveInstanceMethod;
  • 消息快速转发~forwardingTargetForSelector；
  • 消息慢速转发~methodSignatureForSelector & forwardInvoation；

sel是方法编号，在read_images期间就编译进入内存； imp就是函数实现的指针，找imp就是找函数的过程； 举个例子：sel相当于书本的目录，imp就是书本的页码；查找具体的函数就是想看这本书里边具体篇章的内容； 1.我们想看什么？sel 2.根据目录找到页码;imp 3.翻到内容所在页；

能否向编译后得到的类中增加实例变量？能否向运行时创建的类中添加实例变量？

  • 不能向编译后得到的类中增加实例变量
  • 只要类没有被注册到内存中就可以添加实例变量 原因：编译好的实例变量存储在ro中，它是只读的，一旦编译完成，内存结构就完全确定，无法修改；可以增加属性和方法；

[self class]和[super class]的区别及原理分析？

我们创建一个Person类，及其子类Teacher;然后在Teacher的init方法中作如下打印：

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

查看打印结果：

按照我们正常的理解，应该打印一个Teacher和一个Person才对，但是为什么打印了两个Teacher呢？

接下来，我们来看一下class方法的实现：

最终调用的是objc_getClass(self)，此处的self是从隐藏参数中(id self, sel _cmd)中传递过来的，也就是消息发送objc_msgSend(id receiver, ...)中的receiver，所以当调用[self class]时objc_getClass(self)中的self指的是Teacher；

接下来看objc_getClass的实现：

其实现是返回类的isa，因为Teacher的isa是Teacher，所以返回[self class]打印的是：Teacher；

那么为什么[super class]打印的也是Teacher呢？我们通过clang看一下Teacher.m的cpp文件：

我们发现起底层调用的是objc_msgSendSuper方法，我们在源码工程中查看objc_msgSendSuper方法：

OBJC_EXPORT id _Nullable
objc_msgSendSuper(struct objc_super * _Nonnull super, SEL _Nonnull op, ...)
    OBJC_AVAILABLE(10.0, 2.0, 9.0, 1.0, 2.0);

起第一个参数是个结构体类型的objc_super，我们查看其结构：

其实简化之后，就是id receiver和Class super_class两个成员，根据注释super_class is the first class to search可以知道super_class表示第一个要查找的类，而不是父类；那么整个调用逻辑就清晰了：

在Teacher中调用[super class]其底层会调用objc_msgSendSuper方法，传入参数receiver是Teacher，super_class是第一个要查找的类，也就是Teacher类的父类Person；因为[super class]的receiver是Teacher，所以最终打印的是Teacher；

其调用objc_msgSendSuper时，在底层最终调用的是objc_msgSendSuper2

内存平移

我们先来看一段代码的执行结果：

两种方式都能调用saySomething方法，这是为什么呢？

第一种我们正常调用可以理解，那么为什么第二种方式也能调用呢？

要想解决这个疑问，首先需要明白，为什么person能调用saySomething方法？

通过我们之前的知识积累可以明白person之所以能调用saySomething方法，是因为能够通过person对象的isa找到对应的类，在类中进行地址平移找到cache_t，然后进行方法的查找；

此处kc指针指向LGPerson类的首地址，那么就依然能够通过内存平移找到方法；

接下来，我们修改一下saySomething方法的打印：

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

运行，查看打印结果：

因为没有给kc_name属性进行赋值，所以[person saySomething]打印个null；但是为什么调用[(__bridge id)kc saySomething]的时候，打印的是person对象呢？虽然都是调用了saySomething，但是结果不同，说明person和kc是有区别的。

person是一个对象，它开辟了内存空间，里边存放了isa和成员变量，而kc只是一个指针地址，没有内存空间。如下：

当person访问kc_name的时候，是通过内存平移的方式访问的，也就是self+kc_name的偏移量offset来找到kc_name的地址，然后获取值；也就是person的收地址向下偏移8获取到kc_name得值；

那么我们修改代码验证一下：

那我们看一下kc的地址偏移8之后是什么？

所以打印的是person对象；

接下来，我们修改代码如下：

在kc_name属性上方，再加一个属性kc_hobby，然后运行打印：

只有kc_name一个属性的时候，person偏移8，现在在kc_name之前加了个kc_hobby，就需要偏移16也就是0x10才能够访问到kc_name的值，代码验证：

那么，kc偏移0x10之后怎么找到了ViewController的对象呢？

要解决这个问题，首先我们需要分析一下压栈逻辑，根据前文中的结论，我们知道[super viewDidLoad]此处也是一个结构体，那么结构体是如何亚栈的呢？接下来我们来自定义结构体验证一下；

自定义一个结构体:

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

修改代码如下：

打印内存地址，可以分析出栈的内存如下：

在看一下结构体数据的存放地址：

说明num1在低地址，num2在高地址；

那么回到我们最初的代码：

kc偏移0x10之后其实是找到了[super viewDidLoad]对应的结构体中的class，而class指的就是ViewController，其receiver就是ViewController对象；

{num1, num2}结构体压栈，num1在低地址，num2在高地址

那么参数是怎么压栈的呢？

(id p1, id p2)参数压栈，p1在高地址，p2在低地址

接下来，通过一段测试代码验证一下我们的结论：

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