iOS 底层探索：OC底层面试题分析（会持续补充）

iOS 底层探索： 学习大纲 OC篇

前言

• 探索了一阵子的OC底层原理之后，我们通过下面几个面试题复习一下。

目录

• 1. Runtime是什么？
• 2. 方法的本质，sel是什么？IMP是什么？两者之间的关系又是什么？
• 3. 方法的调用顺序
• 4. Runtime是如何实现weak的，为什么可以自动置nil
• 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
• 6. Runtime Asssociate方法关联的对象，需要在dealloc中释放?
• 7. [self class]和[super class]的区别？
• 8. 内存平移问题

一、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
• 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
• 运行时是指将数据类型的确定由编译时 推迟到了 运行时

举例：category分类，添加属性是无用的，调用属性会crash，但是通过runtime动态关联对象，重写setter、getter方法的方式就可以实现分类的属性。

二、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，消息会有以下几个流程

  • 快速查找（objc_msgSend） - cache_t缓存消息中查找

  • 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 & forwardInvocation

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

• imp是函数实现指针 ，找imp就是找函数的过程 ，imp 相当于 书本的页码

• 查找具体的函数就是想看这本书具体篇章的内容

  • 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 - imp
  • 3、通过页码去翻到具体的内容

三、方法的调用顺序

类的方法 和 分类方法 重名，如果调用，是什么情况？

• 如果同名方法是普通方法，包括initialize -- 先调用分类方法

  • 因为分类的方法是在类realize之后 attach进去的，插在类的方法的前面，所以优先调用分类的方法（注意：不是分类覆盖主类！！）
  • initialize方法什么时候调用？ initialize方法也是主动调用，即第一次消息时调用，为了不影响整个load，可以将需要提前加载的数据写到initialize中

• 如果同名方法是load方法 -- 先 主类load，后分类load（分类之间，看编译的顺序）

四、 Runtime是如何实现weak的，为什么可以自动置nil

• 初步回答：
  runtime 对注册的类会进行布局，对于 weak 修饰的对象会放入一个 hash 表（弱引用表）中。 用 weak 指向的对象内存地址作为key，当此对象的引用计数为0的时候会 dealloc，假如 weak 指向的对象内存地址是a，那么就会以a为键， 在这个 weak表中搜索，找到所有以a为键的 weak 对象，从而设置为 nil。

• 细致回答：

  • 1.初始化时：runtime会调用objc_initWeak函数，初始化一个新的weak指针指向对象的地址。
  • 2.添加引用时：objc_initWeak函数会调用objc_storeWeak() 函数， objc_storeWeak()的作用是更新指针指向，创建对应的弱引用表。
  • 3.释放时,调用clearDeallocating函数。clearDeallocating函数首先根据对象地址获取所有weak 指针地址的数组，然后遍历这个数组把其中的数据设为nil，最后把这个entry从weak表中删除，最后清理对象的记录。

当weak引用指向的对象被释放时，如何去处理weak指针？

1、调用objc_release
2、因为对象的引用计数为0，所以执行dealloc
3、在dealloc中，调用了_objc_rootDealloc函数
4、在_objc_rootDealloc中，调用了object_dispose函数
5、调用objc_destructInstance
6、最后调用objc_clear_deallocating

简单来说：
a. 从weak表中获取被释放对象的地址为键值的记录
b. 将包含在记录中的所有附有 weak修饰符变量的地址，赋值为 nil
c. 将weak表中该记录删除
d. 从引用计数表中删除废弃对象的地址为键值的记录

五、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？

• 问题一： 不可以。 因为编译好的实例变量存放的位置在ro，一旦编译完成，内存结构就完全确定了，无法修改。
• 问题二：在register注册前，可以添加。但是调用运行时register注册后，就完成了内存的注入，内存结构确定了，无法修改。

六、Runtime Asssociate方法关联的对象，需要在dealloc中释放?

• 不会，因为在dealloc中会自动释放掉关联的对象，在关联对象的时候，isa中记录了是否有关联对象。通过dealloc 释放。执行如下：objc_object::rootDealloc() -> object_dispose()->objc_destructInstance() ，在objc_destructInstance() 这里面会根据isa指针下的has_assoc标记来判断是否有关联对象，如果有会自动释放的。

七、 [self class]和[super class]的区别？

• 主要是他们方法查找顺序不一样。[super class]中，其中super 是语法的 关键字，可以通过clang 看super的本质，这是编译时的底层源码，其中第一个参数是消息接收者，是一个__rw_objc_super结构
• [self class]就是发送消息 objc_msgSend，消息接收者是self，方法编号 class
• [super class] 本质就是objc_msgSendSuper，消息的接收者还是 self，方法编号 class，在运行时，底层调用的是_objc_msgSendSuper2
• 实际运行时，[super class]在汇编层执行直接从superclass父类开始搜索,节约了一轮查找资源， objc_msgSendSuper2 会更快，直接跳过self的查找