面试题分析

面试题一： [self class] & [super class]

以下打印输出什么？

@interface LGTeacher : LGPerson

@end

@implementation LGTeacher

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

@end

直接运行，

[self class] 消息接收者为self，class的源码

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

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

很简单，获取的是isa指针。

综上，self的isa指针指向谁？-->LGTeacher

[super class]，注意super是关键字，那对应的底层代码是什么？-->clang一下

xcrun -sdk iphonesimulator clang -rewrite-objc LGTeacher.m

上图可知，[super class] --> objc_msgSendSuper，第一个参数是结构体__rw_objc_super，这是一个中间结构体，源码中搜不到，我们只能再搜索objc_msgSendSuper的定义

OBJC_EXPORT void
objc_msgSendSuper(void /* struct objc_super *super, SEL op, ... */ )
    OBJC_AVAILABLE(10.0, 2.0, 9.0, 1.0, 2.0);

查看注释，objc_super是消息接收者，

/// Specifies the superclass of an instance. 
struct objc_super {
    /// Specifies an instance of a class.
    __unsafe_unretained _Nonnull id receiver;

    /// Specifies the particular superclass of the instance to message. 
#if !defined(__cplusplus)  &&  !__OBJC2__
    /* For compatibility with old objc-runtime.h header */
    __unsafe_unretained _Nonnull Class class;
#else
    __unsafe_unretained _Nonnull Class super_class;
#endif
    /* super_class is the first class to search */
};

objc_super有2个参数，分别是id类型的receiver变量和Class类型的父类变量。

再回到clang得到的C++代码
((void *)objc_msgSendSuper)((__rw_objc_super){(id)self, (id)class_getSuperclass(objc_getClass("LGTeacher"))}, sel_registerName("class"))

那么objc_super的receiver --> self，真正的消息接收者，第二个参数Class --> objc_getClass("LGTeacher")。

综上分析，

objc_msgSendSuper的消息接收者还是self

[super class]其实等价于[self class] --> LGTeacher

注意事实真的是这样吗？
我们直接去汇编层查看[super class]

打开汇编调试： XCode菜单栏Debug-->Debug Workfiow-->勾上Always show Disassembly
只看[super class]

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

进入汇编层

红框处是NSLog那句代码的汇编，发现[super class]对应的是objc_msgSendSuper2。
再看objc_msgSendSuper2源码

// objc_msgSendSuper2() takes the current search class, not its superclass.
OBJC_EXPORT id _Nullable
objc_msgSendSuper2(struct objc_super * _Nonnull super, SEL _Nonnull op, ...)
    OBJC_AVAILABLE(10.6, 2.0, 9.0, 1.0, 2.0);

看注释，objc_msgSendSuper2() takes the current search class, not its superclass，是不是很明白了！

至此，这道面试题完整答案如下：

[self class]：本质是发送消息objc_msgSend，消息接收者是self，class是拿isa指针，self的isa指针指向类LGTeacher，所以是LGTeacher
[super class] ：super是一个关键字，本质是调用objc_msgSendSuper2，其消息接收者和[self class]是一模一样的，都是self，所以返回的也是LGTeacher

面试题二：经典的内存平移问题

@interface LGPerson : NSObject
@property (copy, nonatomic) NSString *name;
- (void)sayHello;
@end

@implementation LGPerson
- (void)sayHello {
    NSLog(@"%s - %@", __func__, self.name);
}
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    Class cls = [LGPerson class];
    void *kc = &cls;
    [(__bridge id)kc sayHello];
}

@end

以上打印输出什么？
直接运行，查看结果

-[LGPerson sayHello] -

why？我们一行一行的查看代码：

Class cls = [LGPerson class]; --> 很简单，cls就是类LGPerson。
void *p = &cls; --> 指针p指向cls的地址，也就是类LGPerson的地址。
[(__bridge id)p sayHello]; --> 因为p是指针，是C++底层结构，要调用OC的方法，所以要桥接一下，即(__bridge id)。

回到问题，为什么能运行成功，并且打印的结果是ViewController？

我们先看看一个普通方法的调用过程：

LGPerson *person = [LGPerson alloc];
[person sayHello];

[person sayHello]中，person是消息接收者，然后person的isa指针指向类LGPerson，那么person的首地址就是类LGPerson的首地址。
然后根据类LGPerson的首地址进行内存平移，找到缓存cache，在cache中查找方法sayHello。

再看void *p = &cls;， p是一个指针，也指向类LGPerson的首地址

上图可知，指针p和person的isa指针一样，其实都是指向类LGPerson的首地址，所以[(__bridge id)p sayHello] ==> [person sayHello]，所以[(__bridge id)p sayHello]可正常运行。

接下来看-->为什么打印的值是ViewController呢？

//下面这两种方式调用
//方式一
Class cls = [LGPerson class];
void  *kc = &cls; 
[(__bridge id)kc sayHello]; 
 
//方式二：常规调用
LGPerson *person = [LGPerson alloc];
 [person sayHello];

运行查看结果

why?

[person sayHello]的方式获取属性name的值：本质是由于self指向person的内存结构，然后通过内存平移8字节(平移8字节是因为self的首地址是isa指针，指针占8字节大小)，取出name，即self指针首地址平移8字节获得，但是属性name没有赋值，所以打印为null。
[(__bridge id)kc sayHello]的方式：因为kc是指针，self.name就相当于kc指针平移8字节去查找name，那么kc的地址是什么？平移8字节后又是多少？
我们还是要通过clang查看ViewDidLoad对应的底层C++代码：

static void _I_ViewController_viewDidLoad(ViewController * self, SEL _cmd) {
    ((void (*)(__rw_objc_super *, SEL))(void *)objc_msgSendSuper)((__rw_objc_super){(id)self, (id)class_getSuperclass(objc_getClass("ViewController"))}, sel_registerName("viewDidLoad"));

    Class cls = ((Class (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("LGPerson"), sel_registerName("class"));
    void *p = &cls;
    ((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)p, sel_registerName("sayHello"));

    LGPerson *person = ((LGPerson *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("LGPerson"), sel_registerName("alloc"));
    ((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)person, sel_registerName("sayHello"));
}

首先我们知道，kc指针是局部变量，内存中是在栈区，栈区是先进后出，后进先出的原则，参数的传入就是一个不断压栈的过程，压栈的意思就是，先传进来的地址高，后传进来的地址低，栈在释放时，先释放地址低的变量(后进先出)，再释放地址高的变量(先进后出)。
根据上面C++代码，我们看到ViewDidLoad有两个入参(ViewController * self, SEL _cmd)，这是隐藏参数，就好比消息的发送是objc_msgSend，它有两个参数receiver 和方法的sel。而方法的入参压栈的过程和先进后出，后进先出的原则一样，所以也是从高地址->低地址分配的。
[super viewDidLoad]; -->
((void (*)(__rw_objc_super *, SEL))(void *)objc_msgSendSuper)((__rw_objc_super){(id)self, (id)class_getSuperclass(objc_getClass("ViewController"))}, sel_registerName("viewDidLoad"));
objc_msgSendSuper的第一个入参是结构体__rw_objc_super，它里面也有2个参数selfreceiver 和 (id)class_getSuperclass(objc_getClass("ViewController"))SEL，那结构体中的成员变量的地址是如何分配的呢？

结构体中成员变量的内存地址分配

举例验证：
首先定义结构体

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

然后我们在ViewDidLoad中这么调用

struct kc_struct kcStruct = {@(10), @(20)};
LGPerson *person = [LGPerson alloc];

接着我们lldb查看内存栈区地址

上图我们发现，num1和num2这两个成员变量的内存地址是从低到高进行分配的，与栈的从高到低相反，即结构体内部的成员是反向压栈。

回到之前clang得出的C++源码，目前为止，栈区中所有变量地址从高到低的顺序是：
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。
objc_msgSendSuper2中的结构体成员 self和class_getSuperClass，是低地址->高地址反向压栈的。
剩下的cls - kc - person就是单纯的栈区变量，前面的高地址，后面的低地址，也是正向压栈。

验证以上结论

self是地址最高，而person是地址最低，我们直接取它们的地址，进行一个for循环，看看

    Class cls = [LGPerson class];
    void  *kc = &cls;
    LGPerson *person = [LGPerson alloc];
    NSLog(@"%p - %p",&person,kc);
    // 隐藏参数 会压入栈帧
    void *sp  = (void *)&self;
    void *end = (void *)&person;
    long count = (sp - end) / 0x8;

    for (long i = 0; i

 
  
   
     
    
   
   
  
 [(__bridge id)kc sayHello]的值是ViewController的原因 
 根据以上我们的分析，知道了kc指针在底层其实和person的性质是一样的，都是指向类LGPerson的首地址，[(__bridge id)kc sayHello]中调用self.name，kc是，是一个实例对象，那么此时的操作与普通的LGPerson对象是一致的，其中调用self.name, 即LGPerson的首地址内存平移8字节 --> 0x7ffeeccfc0d8 + 0x80 = 0x7ffeeccfc0e0，看上图，0x7ffeeccfc0e0对应的就是。 
 小结 
  
   
     
    
   
   
  
 由于kc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指向LGPerson，即类LGPerson首地址，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也有属性name，然后由于person查找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，正好是objc_msgSendSuper2的入参self，而objc_msgSendSuper2是在当前类中查找的，所以内存平移后的值就是类ViewController。

面试题分析

面试题一： [self class] & [super class]

面试题二：经典的 内存平移 问题

结构体中成员变量的内存地址分配

验证以上结论

[(__bridge id)kc sayHello]的值是ViewController的原因

小结

你可能感兴趣的:(面试题分析)

面试题二：经典的内存平移问题