《iOS底层原理文章汇总》
上一篇文章《iOS-底层原理16-类扩展和关联对象底层原理》介绍了关联对象底层原理
1.分析AssociationsManager不唯一和AssociationsHashMap唯一
模拟新建AssociationsManager和AssociationsHashMap两个，查看内存地址是否一致，先将AssociationsManager构造函数中的锁去掉，否则会死锁
不同的AssociationsManager manager和manager1创建的associations和associations1内存地址一样，唯一
AssociationsManager构造函数去掉锁
manager不唯一，manager内存地址不可读，调用初始化方法,并不会调用init方法，那么init方法在什么时候调用的呢？断点调试下
AssociationsManager() { }
~AssociationsManager() { }
在arr_init()中调用AssociationsManager::init()方法，属于类方法对AssociationsManager进行环境准备并没有初始化,init()方法并没有返回值，map_images-->arr_init()-->_objc_associations_init()-->AssociationsManager::init()-->_mapStorage.init()
2.加锁的原因:会对唯一的表AssociationsHashMap中的数据进行读取和安放，防止多线程对数据进行篡改而导致数据不同步
相当于如下:操作前加锁，操作后解锁
3.整体结构:
AssociationsHashMap:整个项目
LGPerson LGTeacher LGStudent
对象 key -> ObjctAssociationMap (LGPerson)(name age hobby)
key -> ObjcAssociation(policy value)
Buckets桶子里面包含桶子，Buckets桶子的结构为objc::detail::DenseMapPair
4.面试题:请问关联对象设置后是否应该移除？不需要移除，为什么呢？
对象在释放的时候会自动移除，进入dealloc方法,- (void)dealloc-->_objc_rootDealloc(self) --> obj->rootDealloc() --> object_dispose((id)this) --> objc_destructInstance(obj) --> _object_remove_assocations(obj),从总表AssociationsHashMap中挨个移除，Bucket移除
5.面试题:主类和分类同名方法，优先调用哪一个？
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- 非load方法会先调用分类中的
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2.load方法会先调用主类的，再调用分类的，为什么会是先主类后分类呢？
image.png
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5.load_images分析
prepare_load_methods((const headerType *)mh) --> schedule_class_load(remapClass(classlist[i])) --> add_class_to_loadable_list(cls)
在schedule_class_load方法中进行递归,将父类中的方法进行添加loadable_classes，若类有load方法，将类添加到loadable_classes中，已经开辟的和正在使用的classes_loadable类数量是否相等，若相等，则进行扩容
method = cls->getLoadMethod(),判断是否是load方法，返回imp
类中的load方法加载完成，再加载分类中的load方法，加到loadable_categories，若已经使用的分类和开辟的相等，则进行扩容
调用load方法call_load_methods(),循环先调用类中load方法，后调用分类中load方法,函数指针消息发送(*load_method)(cls, @selector(load))传入两个参数cls和@selector(load)
调用完毕后，调用自动释放池回收整片内存空间
load_images分析流程图
面试题
initialize方法在第一次消息发送的时候调用
load方法调用是先主类后分类
其他方法并不是分类覆盖了主类，而是分类中的方法编译时写在了前面，会先调用
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，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
举例子:extension-category的区别
平常编写的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
6.[self class]和[super class]的区别
2020-12-27 19:12:35.385708+0800 KCObjc[65535:2691177] LGTeacher - LGTeacher
2020-12-27 19:12:35.386547+0800 KCObjc[65535:2691177]
- 1.[self class]会调用object_getClass(self)，返回对象的isa，也就是类LGTeacher
Class object_getClass(id obj)
{
if (obj) return obj->getIsa();
else return Nil;
}
-
2.super是关键字，clang LGTeacher.m查看LGTeacher的源码得到
image.png
[super class]编译为了如下代码,__rw_objc_super为中间形态，搜objc_msgSendSuper源码
((Class (*)(__rw_objc_super *, SEL))(void
*)objc_msgSendSuper)((__rw_objc_super){(id)self,
(id)class_getSuperclass(objc_getClass("LGTeacher"))},
sel_registerName("class"))
objc_msgSendSuper结构第一个参数为结构体struct objc_super *super，结构体中有两个参数id receiver,class super_class,故源码中是self调用sel_registerName("class"),在方法instancetype _I_LGTeacher_init中的self为LGTeacher对象，[super class]相当于是[self class],和[self class]是同一套调用源码流程顺序，会调用object_getClass(self)，返回对象的isa，也就是类LGTeacher
// super : 关键字
// [super class] (class)(id self , sel _cmd)
// self->isa LGTeacher
// self 消息的接受者 LGTeacher
运行程序，断点object_getClass，发现方法会进入两次，间接证明输出的是LGTeacher
3.[self class]和[super class]的区别，self再去查找class方法的时候，不先从本类中去查找了，直接从父类中去查找，跳过了本类的查找流程，比[self class]查找速度更快super_class is the first class to search,消息的接收者还是self，查找的方式变化了
假设将[super class]改为[LGPerson class]呢，查看源码
由上面可知编译时期[super class]调用的方法为objc_msgSendSuper,那么运行时期呢？实质上调用的方法为objc_msgSendSuper2
将当前类传入结构体struct objc_super中，在结构体内部再取当前类的父类，而不是现在就把当前类的父类传进去，结构体内部objc_super中会从类的父类super_class开始查找，这一点和objc_msgSendSuper不一样,消息的接收者receiver还是本类self,[super class]还是输出LGTeacher
[self class]从本类中查找class方法，[super class]从父类中开始查找class方法
查看汇编代码:是直接从superclass中查找class方法
完整回答:[self class]和[super class]两个都会输出LGTeacher,[self class]调用的本质是消息发送msgSend，通过调用class底层方法获取到对象的isa即LGPerson元类型，类已经加载到内存，获取元类类型，在map_images的readClass方法中类名已经加载到类名表中，读取%@时是一个字符串类型，打印LGTeacher,super是一个关键字，底层调用objc_msgSendSuper2,消息接收者为self，和[self class]消息接收者一模一样，返回LGTeacher
7.内存平移
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
Class cls = [LGPerson class];
void *kc = &cls;
[(__bridge id)kc saySomething];
}
#import "LGPerson.h"
@implementation LGPerson
- (void)saySomething{
NSLog(@"%s",__func__);
}
输出的结果一模一样，可以正常调用实例方法，kc调用saySomething和person对象调用saySomething指向的内存空间一致，可以调用
-
在saySomething方法中增加获取self.kc_name,[person saySomething]打印的self.kc_name为nil，[(__bridge id)kc saySomething]打印的self.kc_name为什么呢？
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打印出来的结果为-[LGPerson saySomething] - ，为什么打印的是ViewController？？？
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1.分析[person saySomething]调用self.kc_name的内存平移情况，在函数-(void)viewDidLoad中，栈的情况，栈是先进后出，最先压栈的是-(void)viewDidLoad方法中的隐藏的两个参数(self，_cmd)，之后[super viewDidLoad]方法clang编译会生成一个结构体
{(id)self, (id)class_getSuperclass(objc_getClass("ViewController"))}结构体两个参数self和super_class分别压入栈中
image.png 2.分析栈的情况
隐藏参数会压入栈帧:参数从前往后一直压栈，栈区是从高地址到低地址，person先压入栈分配的是高地址，person2和person3后压入栈，依次分配比person低的地址
image.png- 函数调用的压栈情况[super viewDidLoad]分析:查看编译源码分析能得到,会生成一个结构体{(id)self, (id)class_getSuperclass(objc_getClass("LGTeacher"))}，会传入结构体属性self和(id)class_getSuperclass(objc_getClass("ViewController")),那么结构体属性，是怎么一个压栈情况呢
objc_msgSendSuper({(id)self, (id)class_getSuperclass(objc_getClass("LGTeacher"))}, sel_registerName("class")));
结构体属性的压栈情况:结构体里面的属性num2的内存地址为0x00007ffeed838178，num1的内存地址为0x00007ffeed838170，person3的内存地址为0x00007ffeed838168，说明结构体中的属性，后面的属性先压栈，即先压入20，再压入10,因此objc_msgSendSuper方法中的结构体{(id)self, (id)class_getSuperclass(objc_getClass("LGTeacher"))}先入栈的是super_class，后入栈的是self,压栈顺序为self-->cmd-->(id)class_getSuperclass(objc_getClass("ViewController"))-->self
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完整压栈顺序:self-->cmd-->(id)class_getSuperclass(objc_getClass("ViewController"))-->self-->cls-->kc-->person
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理解指针和地址的概念:p是指针变量，在栈中赋值前后p和q的地址0x7ffee5373160、0x7ffee5373158不变，给指针变量p赋值&a(a的地址0x7ffee537316c)，p的地址0x7ffee5373160中存放a的地址0x7ffee537316c，a的内存地址0x7ffee537316c中存放了整形数值10,q的地址0x7ffee5373158存放p的地址0x7ffee5373160，q取双重指针得到10
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- 3.理解了指针和地址的概念，查看当前栈中内存地址情况，*(void *)address打印address这一个内存地址中存放的地址所
指向的区域，比如address的内存地址中存放
kc的内存地址，则(void **)address为kc的内存
地址中所存放的对象或值的内存情况，kc的内存地址中指向的内容为cls的内存地址
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kc的内存地址中存放的内容为cls的内存地址，cls的内存地址中存放的是[LGPerson class],address的内存地址中存放的是kc的内存地址
address的内存地址
self为消息接收者 - LGPerson
从person对象中找到唯一的属性kc_name，需要将person对象内存地址平移一个isa指针8字节的位置，获取kc_name的值，0x7ffee119e178平移8字节得0x7ffee119e180，0x7ffee119e178+0x8 = 0x7ffee119e180正好是ViewController的内存地址
(0x7ffee119e180 - ) ,故会输出
-[LGPerson saySomething] -
//LGPerson: 0x7ffee119e178
//person VS LGPerson（实例化）(isa)
//kc -> LGPerson (实例化) kc_name
第二个问题:为什么第三个参数super_class返回的是ViewController？(id)class_getSuperclass(objc_getClass("ViewController")),因为objc_msgSendSuper2返回的是当前的类ViewController，为什么不是ViewController的父类UIViewController呢？？？
[super viewDidLoad]方法，运行时经过汇编走的代码是objc_msgSendSuper2，在进入汇编之前要传入两个参数，一个是结构体指针struct objc_super * _Nonnull super,一个是SEL _Nonnull op为sel_registerName("viewDidLoad"),查看结构体struct objc_super中存在两个参数一个是receiver，一个是super_class,消息的接收者为self本类，super_class为多少呢？？？
查看objc_msgSendSuper2的解释，super_class传入的是当前类ViewController并不是当前类的父类UIViewController，在汇编中去查找方法viewDidLoad时才去查找当前类的父类，若传入的是当前类的父类UIViewController，则在汇编中查找的是父类的父类UIResponer,
所以第三项打印为当前类(本类)ViewControler，objc_msgSendSuper2的汇编代码实质为
objc_msgSendSuper2({self, objc_getClass("ViewController")}, sel_registerName("viewDidLoad"));
改一下LGPerson中的属性结构，结果变化如何:增加一个属性，则平移isa + kc_hobby总共16字节,0x7ffee7808178 + 0x8 + 0x8 = 0x7ffee7808188
为self ——> ViewController
再改下LGPerson的属性结构
此时person对象
0x7ffee5d98180 - 劈开一半，读取出来为数值1463859280，不是一段完整的数据，程序没有崩溃
此面试题的一次，外层传一个cls,无论是什么cls,都可以用kc接收，更加实现多态化，但是不安全，对象属性变化，内存访问不到，会崩溃
kc为嘛能调用LGPerson中的对象方法
Class cls = [LGPerson class];
void *kc = &cls;//ISA
LGPerson *person = [LGPerson alloc];// person - 指针 - ISA -> LGPerson
person指针地址里面有ISA,ISA指向LGPerson,cls的首地址是ISA,kc相当于ISA,故能调用类中的方法