iOS 底层原理 自测（一）

iOS 底层原理 文章汇总

一、选择题

有多选，有单选

1、在LP64下,一个指针的有多少个字节

• A: 4
• B: 8
• C: 16
• D: 64

解析：1个指针8字节

2、一个实例对象的内存结构存在哪些元素

• A:成员变量
• B: supClass
• C: cache_t
• D: bit

解析： 实例对象的大小由成员变量决定。其中BCD是类的结构

3、下面 sizeof(struct3)大小等于

struct LGStruct1 {
    char b;
    int c;
    double a; -- 逢8归零
    short d;
}struct1;  -- 24

struct LGStruct2 {
    double a; 
    int b;
    char c;
    short d;
}struct2; -- 16


struct LGStruct3 {
    double a;
    int b;
    char c;
    struct LGStruct1 str1;
    short d;
    int e;
    struct LGStruct2 str2;
}struct3;

• A: 48
• B: 56
• C: 64
• D: 72

解析： 整体归零法

• LGStruct1 看最大a，意味着前面b+c占8字节，a占8字节，c占2字节，需要对齐，即满足8的倍数 ==> 24字节

• LGStruct2 看最大a，a占8字节，b+c+a 占8字节，对齐==> 16字节

• LGStruct3 a占8字节，b+c占8字节，str1占24字节，d+e占8字节，str2占16自己， 对齐==>64字节

4、下列代码: re1 re2 re3 re4 re5 re6 re7 re8输出结果

BOOL re1 = [(id)[NSObject class] isKindOfClass:[NSObject class]];     
BOOL re2 = [(id)[NSObject class] isMemberOfClass:[NSObject class]];   
BOOL re3 = [(id)[LGPerson class] isKindOfClass:[LGPerson class]];     
BOOL re4 = [(id)[LGPerson class] isMemberOfClass:[LGPerson class]];  
NSLog(@" re1 :%hhd\n re2 :%hhd\n re3 :%hhd\n re4 :%hhd\n",re1,re2,re3,re4);

BOOL re5 = [(id)[NSObject alloc] isKindOfClass:[NSObject class]];      
BOOL re6 = [(id)[NSObject alloc] isMemberOfClass:[NSObject class]];    
BOOL re7 = [(id)[LGPerson alloc] isKindOfClass:[LGPerson class]];     
BOOL re8 = [(id)[LGPerson alloc] isMemberOfClass:[LGPerson class]];   
NSLog(@" re5 :%hhd\n re6 :%hhd\n re7 :%hhd\n re8 :%hhd\n",re5,re6,re7,re8);

• A: 1011 1111
• B: 1100 1011
• C: 1000 1111
• D: 1101 1111

解析：

• +isKindOfClass：元类继承链 vs 传入类

• -isKindOfClass：类继承链 vs 传入类

• +isMemberOfClass：类的元类 vs 传入类

• -isMemberOfClass：对象父类 vs 传入类

5、(x + 7) & ~7 这个算法是几字节对齐

• A: 7
• B: 8
• C: 14
• D: 16

解析： 8自己对齐（抹零后三位）
带入实际数据计算，例如（8+7）& ~7

• 8+7 => 1111

• ~7 => 1000

• & => 1000

6、判断下列数据结构大小

union kc_t {
    uintptr_t bits;
    struct {
        int a;
        char b;
    };
}

• A: 8
• B: 12
• C: 13
• D: 16

解析：联合体共用内存 ，即互斥

7、元类的 isa 指向谁, 根元类的父类是谁

• A: 自己 , 根元类
• B: 自己 , NSObject
• C: 根元类 , 根元类
• D: 根元类 , NSObject

解析：经典的isa走位图

isa走位图

8、查找方法缓存的时候发现是乱序的, 为什么? 哈希冲突怎么解决的

• A: 哈希函数原因 , 不解决
• B: 哈希函数原因 , 再哈希
• C: 他存他的我也布吉岛 , 再哈希
• D: 他乱由他乱,清风过山岗 , 不解决

解析：具体实现看objc源码

9、消息的流程是

• A: 先从缓存快速查找
• B: 慢速递归查找 methodlist (自己的和父类的,直到父类为nil)
• C: 动态方法决议
• D: 消息转发流程

解析：cache快速查找 - 慢速继承链递归查找 - 动态方法决议 - 消息转发（快速转发 + 慢速转发）

10、类方法动态方法决议为什么在后面还要实现 resolveInstanceMethod

• A: 类方法存在元类(以对象方法形式存在), 元类的父类最终是 NSObject 所以我们可以通过resolveInstanceMethod 防止 NSObject 中实现了对象方法!
• B: 因为在oc的底层最终还是对象方法存在
• C: 类方法存在元类以对象方法形式存在.
• D: 咸吃萝卜,淡操心! 苹果瞎写的 不用管

解析：万物皆对象 、isa走位图

二、判断题

1、光凭我们的对象地址,无法确认对象是否存在关联对象

• 对
• 错

解析：可以通过isa判断关联对象的标识

2、int c[4] = {1,2,3,4}; int *d = c; c[2] = *(d+2)

• 对
• 错

解析：内存偏移

3、@interface LGPerson : NSObject{ UIButton *btn } 其中 btn 是实例变量

• 对
• 错

解析：

• 属性 = getter + setter + 成员变量

• 成员变量 = 没有下划线的变量 + {}中定义

• 实例变量 = 具备实例化的变量，是一种特殊的成员变量

4、NSObject 除外 元类的父类 = 父类的元类

• 对
• 错

解析：isa走位图

5、对象的地址就是内存元素的首地址

• 对
• 错

6、类也是对象

• 对
• 错

解析：万物皆对象

三、简答题

1、怎么将上层OC代码还原成 C++代码

解析：

• clang -rewrite-objc xxx.m -o xxx.cpp

• xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc xxx.m -o xxx.cpp

2、怎么打开汇编查看流程,有什么好处 ?

解析：

• Xcode - Debug - workflow - 勾选always show disassembly

• 好处：了解当前函数更深层的汇编执行，以及函数的底层实现，方便跟踪内部代码，并找到代码来源

3、x/4gx 和 p/x 以及 p *$0 代表什么意思

解析：

• x/4gx 输出一段内存地址，以8字节的形式输出8段

• p/x 输出一个数据结构的地址

• p *$0 *$0为指向某一个数据空间的指针，输出该数据的数据结构

4、类方法存在哪里? 为什么要这么设计?

解析：

• 对象方法存储在类中，类方法存储在元类中

• 好处：

  • 底层并未区分对象和类，其本质都是对象，即万物皆对象

  • 方法调用的本质是消息发送，只是消息的接受者（即方法的查找对象）有所区别

  • 设计更加基于对象，符合面向对象的特性

5、方法慢速查找过程中的二分查找流程,请用伪代码实现

解析：

• 不断的找起始位置base、有效数据量count

• 当前目标位置 = base + 有效数据量/2

• 查找到对应位置之后，不断向前偏移，目的是为了找到第一个符合条件的数据

first = 0
probe
base = first
for（probe = 0；count ！= 0；count = count/2）{
    probe = base + count/2
    if key == probe{
        while(probe > first && key == probe-1)
            probe--
        return probe
    }
    if key > value{
        base = probe+1
        count--
    }
}

6、ISA_MASK = 0x00007ffffffffff8ULL 那么这个 ISA_MASK 的算法意义是什么?

解析： 目的是为了得到isa中存储的class信息。

• 大部分isa都是不纯的isa，即nonpointIsa，是一个64位的联合体位域数据，而存储class信息的部分只有其中的部分位，剩余的位置存储了其他信息

• 读取class信息时，需要将其他位的信息清零，此时就需要用到掩码

• 任何数据与isa_mask进行按位与操作，都只保留isa_mask对应位的信息。其目的就是遮盖不需要的位

7、类的结构里面为什么会有 rw 和 ro 以及 rwe ?

解析：

• ro属于clean memory，即在编译时期确定的内存空间，只读，加载后不会再改变的内存

• rw属于dirty memory，是运行时产生的内存，可读可写，可以向类中添加属性、方法等，即在运行时可以改变的内存

• rwe相当于类的额外信息，因为在使用过程中，只有很少的类会真正改变其内容，所以为了避免资源浪费就有了rwe

• 运行时如果需要动态向勒种添加方法、协议等，会创建rwe，并将ro的数据优先attach到rwe中。在读取时会优先返回rwe的数据，如果rwe中没有被初始化，则返回ro

  • 有扩展，从rwe获取

  • 没有扩展，从ro获取

• rw中包含ro、rwe，其目的是为了让dirty memory占用更少的空间，将rw中可变的部分抽取出来作为rwe

• clean memory越多越好，dirty memory越少越好。因为iOS 系统底层是虚拟内存机制，在内存不足时，会将一部分内容回收掉，后面使用时需要再次从磁盘中加载的。

  • 而clean memory是可以从磁盘中重新加载的内存，例如mach-o文件、动态库。

  • dirty memory是运行时产生的数据，是不能从磁盘中重新加载的，所以必须一直占用内存

  • 当系统物理内存紧张时会回收clean memory，如果dirty memory过大则会直接回收掉

• 设计ro、rwe、rw的目的是为了更好更细致的区分clean memory和dirty memory

8、cache 在什么时候开始扩容 , 为什么?

解析：

• 一般情况下：如果当前方法cache后，缓存的使用容量超过总容量的3/4，需要先进行扩容，扩容为原来的2倍，然后再插入本次的方法
• 某些特殊预处理宏定义编译命令下，首次会存储满之后在进行扩容
• 扩展选择3/4作为负载因子，是和hash表中使用的链表和红黑树数据结构有关，0.75是最符合泊松分布概率计算得出的数值，此时的hash表的空间和时间效率是最高的

9、objc_msgSend 为什么用汇编写 , objc_msgSend 是如何递归找到imp?

解析：

• 使用汇编响应速度快

• 使用了两个循环

  • 循环1：通过获取的mask与要查找的_cmd进行hash运行，获取下表，从而获取_cmd对应的bucket；然后通过向前平移查找，每次平移16位，如果找到对应的sel，则cacheHit；当平移到bucket的首地址时，如果还没有找到，则进入循环2

  • 循环2：首先获取末尾bucket地址，同样采用向前查找方式，向_cmd对应的地址进行平移查找

10、一个类的类方法没有实现为什么可以调用 NSObject 同名对象方法

解析： isa走位图 + 方法查找逻辑

• 类的isa指向元类，在方法快速查找过程中，会根据类的isa找到元类，

• 如果元类中没有该方法，怎会走到lookUpImpOrForward慢速查找流程中，会根据元类的继承链进行递归查找。其中元类的父类是根元类，根元类的父类指向NSObject，所以会找到NSObject的同名对象方法