iOS面试题-Runtime

Runtime怎么添加属性、方法等

• ivar表示成员变量
• class_addIvar
• class_addMethod
• class_addProperty
• class_addProtocol
• class_replaceProperty

Runtime 如何实现 weak 属性

• 首先要搞清楚weak属性的特点
  weak策略表明该属性定义了一种“非拥有关系” (nonowning relationship)。 为这种属性设置新值时，设置方法既不保留新值，也不释放旧值。此特质同assign类似; 然而在属性所指的对象遭到摧毁时，属性值也会清空(nil out)
• 那么Runtime如何实现weak变量的自动置nil？
  Runtime对注册的类，会进行布局，会将 weak 对象放入一个 hash 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的时候会调用对象的 dealloc 方法， 假设 weak 指向的对象内存地址是a，那么就会以a为key，在这个 weak hash表中搜索，找到所有以a为key的 weak 对象，从而设置为 nil。

下面的代码输出什么？

@implementation Son : Father
- (id)init
{
    self = [super init];
    if (self) {
        NSLog(@"%@", NSStringFromClass([self class]));
        NSLog(@"%@", NSStringFromClass([super class]));
    }
    return self;
}
@end

• 答案：都输出 Son
• 这个题目主要是考察关于objc中对 self 和 super 的理解：

  • self 是类的隐藏参数，指向当前调用方法的这个类的实例。而 super 本质是一个编译器标示符，和 self 是指向的同一个消息接受者

  • 当使用 self 调用方法时，会从当前类的方法列表中开始找，如果没有，就从父类中再找；

  • 而当使用 super时，则从父类的方法列表中开始找。然后调用父类的这个方法

  • 调用[self class] 时，会转化成 objc_msgSend函数
    id objc_msgSend(id self, SEL op, ...)

  • 调用 [super class]时，会转化成 objc_msgSendSuper函数
    id objc_msgSendSuper(struct objc_super *super, SEL op, ...)

    • 第一个参数是 objc_super 这样一个结构体，其定义如下

    struct objc_super {
      __unsafe_unretained id receiver;
      __unsafe_unretained Class super_class;
    };
    

    • 第一个成员是 receiver, 类似于上面的 objc_msgSend函数第一个参数self
    • 第二个成员是记录当前类的父类是什么，告诉程序从父类中开始找方法，找到方法后，最后内部是使用 objc_msgSend(objc_super->receiver, @selector(class))去调用， 此时已经和[self class]调用相同了，故上述输出结果仍然返回 Son

  • objc Runtime开源代码对- (Class)class方法的实现

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

Runtime如何通过selector找到对应的IMP地址？（分别考虑类方法和实例方法）

• 每一个类对象中都一个对象方法列表（对象方法缓存）
• 类方法列表是存放在类对象中isa指针指向的元类对象中（类方法缓存）
• 方法列表中每个方法结构体中记录着方法的名称,方法实现,以及参数类型，其实selector本质就是方法名称,通过这个方法名称就可以在方法列表中找到对应的方法实现.
• 当我们发送一个消息给一个NSObject对象时，这条消息会在对象的类对象方法列表里查找
• 当我们发送一个消息给一个类时，这条消息会在类的Meta Class对象的方法列表里查找

什么时候会报unrecognized selector的异常？

• 当调用该对象上某个方法,而该对象上没有实现这个方法的时候， 可以通过“消息转发”进行解决，如果还是不行就会报unrecognized selector异常
• objc是动态语言，每个方法在运行时会被动态转为消息发送，即：objc_msgSend(receiver, selector)，整个过程介绍如下：
  • objc在向一个对象发送消息时，runtime库会根据对象的isa指针找到该对象实际所属的类
  • 然后在该类中的方法列表以及其父类方法列表中寻找方法运行
  • 如果，在最顶层的父类中依然找不到相应的方法时，程序在运行时会挂掉并抛出异常unrecognized selector sent to XXX 。但是在这之前，objc的运行时会给出三次拯救程序崩溃的机会
• 三次拯救程序崩溃的机会
  • Method resolution
    • objc运行时会调用+resolveInstanceMethod:或者 +resolveClassMethod:，让你有机会提供一个函数实现。
    • 如果你添加了函数并返回 YES，那运行时系统就会重新启动一次消息发送的过程
    • 如果 resolve 方法返回 NO ，运行时就会移到下一步，消息转发
  • Fast forwarding
    • 如果目标对象实现了-forwardingTargetForSelector:，Runtime 这时就会调用这个方法，给你把这个消息转发给其他对象的机会
    • 只要这个方法返回的不是nil和self，整个消息发送的过程就会被重启，当然发送的对象会变成你返回的那个对象。
    • 否则，就会继续Normal Fowarding。
    • 这里叫Fast，只是为了区别下一步的转发机制。因为这一步不会创建任何新的对象，但Normal forwarding转发会创建一个NSInvocation对象，相对Normal forwarding转发更快点，所以这里叫Fast forwarding
  • Normal forwarding
    • 这一步是Runtime最后一次给你挽救的机会。
    • 首先它会发送-methodSignatureForSelector:消息获得函数的参数和返回值类型。
    • 如果-methodSignatureForSelector:返回nil，Runtime则会发出-doesNotRecognizeSelector:消息，程序这时也就挂掉了。
    • 如果返回了一个函数签名，Runtime就会创建一个NSInvocation对象并发送-forwardInvocation:消息给目标对象

简述下Objective-C中调用方法的过程（Runtime）

• Objective-C是动态语言，每个方法在运行时会被动态转为消息发送，即：objc_msgSend(receiver, selector)，整个过程介绍如下：
  • objc在向一个对象发送消息时，Runtime库会根据对象的isa指针找到该对象实际所属的类
  • 然后在该类中的方法列表以及其父类方法列表中寻找方法运行
  • 如果，在最顶层的父类（一般也就NSObject）中依然找不到相应的方法时，程序在运行时会挂掉并抛出异常unrecognized selector sent to XXX
  • 但是在这之前，objc的运行时会给出三次拯救程序崩溃的机会，这三次拯救程序奔溃的说明见问题《什么时候会报unrecognized selector的异常》中的说明
• 补充说明：Runtime 铸就了Objective-C 是动态语言的特性，使得C语言具备了面向对象的特性，在程序运行期创建，检查，修改类、对象及其对应的方法，这些操作都可以使用runtime中的对应方法实现。

什么是method swizzling（俗称黑魔法）

• 简单说就是进行方法交换
• 在Objective-C中调用一个方法，其实是向一个对象发送消息，查找消息的唯一依据是selector的名字。利用Objective-C的动态特性，可以实现在运行时偷换selector对应的方法实现，达到给方法挂钩的目的

• 每个类都有一个方法列表，存放着方法的名字和方法实现的映射关系，selector的本质其实就是方法名，IMP有点类似函数指针，指向具体的Method实现，通过selector就可以找到对应的IMP

  
  

• 交换方法的几种实现方式
  • 利用 method_exchangeImplementations 交换两个方法的实现
  • 利用 class_replaceMethod 替换方法的实现

  • 利用 method_setImplementation 来直接设置某个方法的IMP

objc中向一个nil对象发送消息将会发生什么？

• 在Objective-C中向nil发送消息是完全有效的——只是在运行时不会有任何作用
  • 如果一个方法返回值是一个对象，那么发送给nil的消息将返回0(nil)
  • 如果方法返回值为指针类型，其指针大小为小于或者等于sizeof(void*)
  • float，double，long double 或者long long的整型标量，发送给nil的消息将返回0
  • 如果方法返回值为结构体,发送给nil的消息将返回0。结构体中各个字段的值将都是0
  • 如果方法的返回值不是上述提到的几种情况，那么发送给nil的消息的返回值将是未定义的
• 具体原因分析
  • objc是动态语言，每个方法在运行时会被动态转为消息发送，即：objc_msgSend(receiver, selector)
  • 为了方便理解这个内容，还是贴一个objc的源代码

  struct objc_class
  
  {
  
  // isa指针指向Meta Class，因为Objc的类的本身也是一个Object，
  
  // 为了处理这个关系，runtime就创造了Meta Class，
  
  // 当给类发送[NSObject alloc]这样消息时，实际上是把这个消息发给了Class Object
  
  Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
  
  #if !__OBJC2__
  
  Class super_class OBJC2_UNAVAILABLE; // 父类
  
  const  char *name OBJC2_UNAVAILABLE; // 类名
  
  long version OBJC2_UNAVAILABLE; // 类的版本信息，默认为0
  
  long info OBJC2_UNAVAILABLE; // 类信息，供运行期使用的一些位标识
  
  long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE; // 该类的实例变量大小
  
  struct objc_ivar_list *ivars OBJC2_UNAVAILABLE; // 该类的成员变量链表
  
  struct objc_method_list **methodLists OBJC2_UNAVAILABLE; // 方法定义的链表
  
  // 方法缓存，对象接到一个消息会根据isa指针查找消息对象，
  
  // 这时会在method Lists中遍历，
  
  // 如果cache了，常用的方法调用时就能够提高调用的效率。
  
  // 这个方法缓存只存在一份，不是每个类的实例对象都有一个方法缓存
  
  // 子类会在自己的方法缓存中缓存父类的方法，父类在自己的方法缓存中也会缓存自己的方法，而不是说子类就不缓存父类方法了
  
  struct objc_cache *cache OBJC2_UNAVAILABLE;
  
  struct objc_protocol_list *protocols OBJC2_UNAVAILABLE; // 协议链表
  
  #endif
  
  } OBJC2_UNAVAILABLE;
  

  • objc在向一个对象发送消息时，runtime库会根据对象的isa指针找到该对象实际所属的类，然后在该类中的方法列表以及其父类方法列表中寻找方法运行，然后再发送消息的时候，objc_msgSend方法不会返回值，所谓的返回内容都是具体调用时执行的。
  • 如果向一个nil对象发送消息，首先在寻找对象的isa指针时就是0地址返回了，所以不会出现任何错误