iOS 底层面试题

【面试-1】通过 Asssociate 方法关联的对象，需要在dealloc中释放

当对象释放时，系统会自动调用dealloc

dealloc释放步骤

• 1、C++函数释放：objc_cxxDestruct
• 2、移除关联属性：_object_remove_assocations
• 3、将弱引用自动设置nil：weak_clear_no_lock(&table.weak_table, (id)this)
• 4、引用计数清空：table.refcnts.erase(this）
• 5、销毁对象：free(obj)

由此可看出关联对象不需要我们手动移除，会在对象析构(dealloc)时释放

dealloc源码

• 在objc源码中搜索dealloc实现
  

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• _objc_rootDealloc源码实现，主要是对象进行析构
  

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• rootDealloc源码实现
  

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• object_dispose源码实现，销毁实例对象
  

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• objc_destructInstance源码实现，移除关联属性
  

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• _object_remove_assocations源码，移除关联属性，主要是从全局哈希map中找到相关对象的迭代器，然后将迭代器中关联属性，彻底移除
  

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【面试-2】类的方法 和 分类方法 重名，方法调用顺序

• 如果是普通方法同名，包括initialize，都会先调用分类方法

  • 因为分类的方法是类realize 后attach进去的，插在类的方法的前面，所有优先调用分类的方法（不是分类覆盖分类）
  • initialize方法在第一次消息时主动调用，为了不影响整个load，可以将提前加载的数据写到initialize中

• 如果同名方法时load方法，先调用主类load，后加载分类load（分类之间看编译顺序）

  • 原理可以查看iOS 类的加载（下）文章中的load_images原理分析

【面试-3】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，以及运行时的功能

• 将数据类型的确定从 编译时 推迟到了 运行时

  • 例如：类别extension 和 分类category的区别

• 平时编写的OC代码，在程序运行的过程中，其实最终会转换成runtime的C语言代码， runtime是OC的幕后工作者

【面试-4】方法的本质，sel是什么？IMP是什么？两者之间的关系又是什么？

• 方法的本质：发送消息

  • 快速查找objc_msgSend ：从cache_t缓存消息中查找
  • 慢速查找：递归查找自己和父类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 & forwardInvocation

• sel是方法编号 -- 在read_images 期间就编译进了内存，相当于一本书的目录名字

• imp是函数实现指针，找imp就是找函数的过程，相当于书本的页码

• 查找具体的函数就是想看这本书具体内容

  • 1、首先知道想看什么，即目录title--sel
  • 2、根据目录找到对应的页码，即imp
  • 3、通过页码去找到具体内容

【面试-5】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

• 1、不能向编译后得到的类中增加实例变量，因为编译好的实例变量存储的位置是ro，一旦编译完成，内存结构就确定了
• 2、只要类没有注册到内存就可以添加，可以添加属性+方法

【面试-6】 [self class]和[super class]的区别以及原理分析

• [self class]就是发送消息objc_msgSend，消息接收者是self，方法编号是class
• [super class]本质是objc_msgSendSuper，消息接收者还是self，方法编号还是class，super只是一个关键字，在运行时，底层调用的是_objc_msgSendSuper2，_objc_msgSendSuper2速度更快，会跳过self的查找

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[self class]

• [self class]中的class源码

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


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

其底层是获取对象的isa，当前的对象是LGTeacher，那么isa就是同名的LGTeacher，所有[self class]打印的是LGTeacher

[super class]

• super是语法的关键字，我们可以通过命令行clang -rewrite-objc LGTeacher.m -o LGTeacher.cpp来查看super本质，这是编译时的底层源码，其中第一个参数是消息接收者，另外一个是__rw_objc_super结构
  

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• 在底层源码中搜索__rw_objc_super，是一个中间结构体
  

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• 在objc中搜索objc_msgSendSuper，看到了影藏参数
  

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• 继续搜索struct objc_super
  

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通过clang的底层编译代码可知，当前的消息的接收者==self，而self==LGTeacher，所以[super class]进入class方法源码后，其中self是init后的实例对象，实例对象的isa指向本类，即消息接收者是LGTeacher本类

【面试-7】内存平移问题

LGPerson中有一个属性kc_name 和一个实例方法saySomething，通过下面代码，能否调用实例方法？

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

//下面这两种方式调用
//方式一
Class cls = [LGPerson class];
void  *kc = &cls; 
[(__bridge id)kc saySomething]; 

//方式二：常规调用
LGPerson *person = [LGPerson alloc];
 [person saySomething];

代码分析

• [person saySomething]的本质是对象发送消息，

  • person的isa指向类LGPerson，person的首地址 指向 LGPerson的首地址，我们可以通过内存平移找到cache，在cache中查找方法
    
    image.png

• [(__bridge id)kc saySomething]中的kc是来自于LGPerson 这个类，然后有一个指针kc，将其指向LGPerson的首地址
  

  image.png

所以，person是指向LGPerson类的结构，kc也是指向LGPerson类的结构，然后都是在LGPerson中的methodList中查找方法

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修改：saySomething里面有属性 self.kc_name 的打印

代码如下所示

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

//下面这两种方式调用
//方式一
Class cls = [LGPerson class];
void  *kc = &cls; 
[(__bridge id)kc saySomething]; 

//方式二：常规调用
LGPerson *person = [LGPerson alloc];
 [person saySomething];

• 打印结果
  • 方式一：kc的调用打印的kc_name 是
  • 方式二：person方式的调用打印的kc_name是(null)
    
    image.png

为什么会出现打印不一致的情况？

其中person的kc_name 是由于 self指向person的内存结构，然后通过内存平移8字节，取出去kc_name，即self指针首地址平移8字节获得

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• 【方式一】其中kc表示8字节指针，self.kc_name的获取，相当于kc首地址的指针也需要平移8字节找到kc_name，那么此时的kc的指针地址是多少？平移8字节获取的是什么？

  • kc是一个指针，存在栈中，因为栈是先进后出的结构，参数的传入是一个不断压栈的过程
    • 其中影藏参数也会压入栈，每个函数都会有两个隐藏参数(id self, sel _cmd)，可以通过clang查看底层编译
    • 隐藏参数压栈的过程，其地址是递减的，而栈是从高地址->低地址 分配的，即在栈中，参数会从前往后一直压
    • 因为objc_msgSendSuper中第一个参数是一个结构体__rw_objc_super（self，class_getSuperclass）那么结构体中的属性是如何压栈的？可以通过自定义一个结构体，判断结构体内部成员的压栈情况
      
      image.png
      
      从图可知20是先加入的，再加入10，因此结构体内部的压栈情况是低地址->高地址，递增的，栈中结构体内部成员是反向压入栈的

• 所以到目前为止，栈中高地址->低地址的顺序是：self - _cmd - (id)class_getSuperclass(objc_getClass("ViewController")) - self - cls - kc - person

  • self和_cmd是viewDidLoad方法的两个隐藏参数，是高地址->低地址正向压栈的
  • class_getSuperClass 和 self为objc_msgSendSuper2中的结构体成员，即低地址->高地址反向压栈的

我们可以通过下面这段代码打印栈的存储是否如上面所说

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

运行结果如下

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其中为什么class_getSuperclass是ViewController，因为objc_msgSendSuper2返回的是当前类，两个self，并不是同一个self，而是栈的指针不同，但是指向同一片内存空间

• [(__bridge id)kc saySomething]调用时，此时kc是LGPerson: 0x7ffeec381098，所以saySomething方法中传入的self==LGPerson，但并不是我通常认为的LGPerson，即LGPerson: 0x7ffeec381098，是LGPerson的实例对象，可以通过LGPerson的地址内存平移8字节获得方法地址

  • 普通person流程：person -> kc_name - 内存平移8字节
  • kc流程：0x7ffeec381098 + 0x80 -> 0x7ffeec3810a0,即为self，指向，如下图所示
    
    image.png

其中 person 与 LGPerson的关系是 person是以LGPerson为模板的实例化对象，即alloc有一个指针地址，指向isa，isa指向LGPerson，它们之间关联是有一个isa指向，

而kc也是指向LGPerson的关系，编译器会认为 kc也是LGPerson的一个实例化对象，即kc相当于isa，即首地址，指向LGPerson，具有和person一样的效果，简单来说，我们已经完全将编译器骗过了，即kc也有kc_name。由于person查找kc_name是通过内存平移8字节，所以kc也是通过内存平移8字节去查找kc_name

哪些东西在栈里 哪些在堆里

• alloc的对象 都在堆中

• 指针、对象 在栈中，例如person指向的空间在堆中，person所在的空间在栈中

• 临时变量在栈中

• 属性值 在堆，属性随对象是在栈中

• 堆是从小到大，即低地址->高地址
• 栈是从大到小，即从高地址->低地址分配
  • 函数隐藏参数会从前往后一直压，即 从高地址->低地址 开始入栈
  • 结构体内部的成员是从低地址->高地址
• 一般情况下，内存地址有如下规则
  • 0x60 开头表示在 堆中
  • 0x70 开头的地址表示在 栈中
  • 0x10 开头的地址表示在全局区域中

【面试-8】 Runtime是如何实现weak的，为什么可以自动置nil

• 1、通过SideTable 找到我们的 weak_table
• 2、weak_table 根据referent找到或者创建 weak_entry_t
• 3、然后append_referrer（entry，referrer）将我的新弱引用的对象加进去
• 4、最后 weak_entry_insert，加入到我们的weak_table

底层源码调用流程如下图所示

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