iOS开发面试只需知道这些,技术基本通关!(Runtime篇)
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一、objc对象的isa的指针指向什么?有什么作用?
指向他的类对象,从而可以找到对象上的方法
详解:下图很好的描述了对象,类,元类之间的关系:
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图中实线是 super_class
指针,虚线是 isa
指针。
1. Root class (class)
其实就是 NSObject
,NSObject
是没有超类的,所以 Root class(class)
的 superclass
指向 nil
。
2. 每个 Class
都有一个 isa
指针指向唯一的 Meta class
3. Root class(meta)
的 superclass
指向 Root class(class)
,也就是 NSObject
,形成一个回路。
4. 每个 Meta class
的 isa
指针都指向 Root class (meta)
。
二、一个NSObject对象占用多少内存空间?
受限于内存分配的机制,一个 NSObject
对象都会分配 16byte
的内存空间。
但是实际上在 64 位 下,只使用了 8byte
;
在 32 位下,只使用了 4byte
一个 NSObject
实例对象成员变量所占的大小,实际上是 8 字节
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本质是
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获取 Obj-C
指针所指向的内存的大小,实际上是 16 字节
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对象在分配内存空间时,会进行内存对齐,所以在 iOS
中,分配内存空间都是 16 字节 的倍数。可以通过以下网址 :openSource.apple.com/tarballs来查看源代码。
三、说一下对class_rw_t的理解?
rw
代表可读可写。
ObjC
类中的属性、方法还有遵循的协议等信息都保存在class_rw_t
中:
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四、说一下对class_ro_t的理解?
存储了当前类在编译期就已经确定的属性、方法以及遵循的协议。
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五、说一下对isa指针的理解
说一下对 isa
指针的理解, 对象的isa
指针指向哪里?isa
指针有哪两种类型?
isa
等价于 is kind of
· 实例对象 isa
指向类对象
· 类对象指 isa
向元类对象
· 元类对象的 isa
指向元类的基类
isa
有两种类型
· 纯指针,指向内存地址
· NON_POINTER_ISA
,除了内存地址,还存有一些其他信息
isa源码分析
在 Runtime
源码查看isa_t
是共用体。简化结构如下:
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六、说一下Runtime的方法缓存?存储的形式、数据结构以及查找的过程?
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cache_t
增量扩展的哈希表结构。哈希表内部存储的 bucket_t
.bucket_t
中存储的是 SEL
和 IMP
的键值对。如果是有序方法列表,采用二分查找
如果是无序方法列表,直接遍历查找
cache_t 结构体
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文章图片
散列表查找过程,在
objc-cache.mm
文件中文章图片
上面是查询散列表函数,其中
cache_hash(k, m)
是静态内联方法,将传入的key
和mask
进行&操作返回uint32_t
索引值。do-while
循环查找过程,当发生冲突 cache_next
方法将索引值减 1。七、使用runtime Associate方法关联的对象,需要在主对象dealloc的时候释放么? 无论在
MRC
下还是 ARC
下均不需要,被关联的对象在生命周期内要比对象本身释放的晚很多,它们会在被 NSObject -dealloc
调用的 object_dispose()
方法中释放。详解:
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八、实例对象的数据结构? 具体可以参看
Runtime
源代码,在文件 objc-private.h
的第127-232 行。文章图片
本质上
objc_object
的私有属性只有一个 isa
指针。指向 类对象 的内存地址。九、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
。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
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十、什么时候会报unrecognized selector的异常?
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,会进入消息转发阶段,如果消息三次转发流程仍未实现,则程序在运行时会挂掉并抛出异常 unrecognized selector sent to XXX
。十一、如何给 Category添加属性?关联对象以什么形式进行存储? 查看的是 关联对象 的知识点。详细的说一下 关联对象。
关联对象 以哈希表的格式,存储在一个全局的单例中。
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十二、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? 为什么? 不能向编译后得到的类中增加实例变量; 能向运行时创建的类中添加实例变量;
1. 因为编译后的类已经注册在
runtime
中,类结构体中的 objc_ivar_list
实例变量的链表和 instance_size
实例变量的内存大小已经确定,同时 runtime
会调用 class_setvarlayout
或 class_setWeaklvarLayout
来处理 strong weak
引用.所以不能向存在的类中添加实例变量。2. 运行时创建的类是可以添加实例变量,调用
class_addIvar
函数. 但是的在调用`objc_allocateClassPair之后,
objc_registerClassPair`之前,原因同上.十三、类对象的数据结构? 具体可以参看
Runtime
源代码。类对象就是 objc_class
。文章图片
它的结构相对丰富一些。继承自
objc_object
结构体,所以包含 isa
指针·
isa
:指向元类·
superClass
: 指向父类·
Cache
: 方法的缓存列表·
data
: 顾名思义,就是数据。是一个被封装好的 class_rw_t
。十四、runtime如何通过selector找到对应的IMP地址? 每一个类对象中都一个方法列表,方法列表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.
十五、runtime如何实现weak变量的自动置nil?知道SideTable 吗?
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
。更细一点的回答: 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。SideTable
结构体是负责管理类的引用计数表和 weak
表,详解:参考自《Objective-C 高级编程》一书
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。
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当我们初始化一个
weak
变量时,runtime
会调用 NSObject.mm
中的 objc_initWeak
函数。文章图片
通过
objc_initWeak
函数初始化“附有 weak
修饰符的变量(obj1)
”,在变量作用域结束时通过objc_destoryWeak
函数释放该变量(obj1)
。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。
objc_initWeak
函数将“附有 weak
修饰符的变量(obj1)
”初始化为 0(nil)
后,会将“赋值对象”(obj)
作为参数,调用 objc_storeWeak
函数。文章图片
也就是说
weak
修饰的指针默认值是 nil
(在Objective-C
中向 nil
发送消息是安全的) 然后 obj_destroyWeak
函数将 0(nil)
作为参数,调用objc_storeWeak
函数。文章图片
前面的源代码与下列源代码相同。
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objc_storeWeak
函数把第二个参数的赋值对象(obj)
的内存地址作为键值,将第一个参数weak
修饰的属性变量(obj1)
的内存地址注册到 weak
表中。如果第二个参数(obj)
为 0(nil)
,那么把变量(obj1)
的地址从 weak
表中删除。由于一个对象可同时赋值给多个附有
weak
修饰符的变量中,所以对于一个键值,可注册多个变量的地址。可以把
objc_storeWeak(&a, b)
理解为:objc_storeWeak(value, key)
,并且当 key
变nil
,将 value
置 nil
。在b
非nil
时,a
和b
指向同一个内存地址,在b
变nil
时,a
变nil
。此时向a
发送消息不会崩溃:在Objective-C
中向 nil
发送消息是安全的。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,又是如何去处理weak
指针的呢?当释放对象时,其基本流程如下: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
对象被释放时调用的
objc_clear_deallocating
函数:1. 从
weak
表中获取废弃对象的地址为键值的记录2. 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
3. 将
weak
表中该记录删除4. 从引用计数表中删除废弃对象的地址为键值的记录
总结:
其实
Weak
表是一个 hash
(哈希)表,Key
是 weak
所指对象的地址,Value
是 weak
指针的地址(这个地址的值是所指对象指针的地址)数组。十六、
objc
中向一个nil
对象发送消息将会发生什么?
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。也不会崩溃。详解:
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。十七、objc在向一个对象发送消息时,发生了什么?
objc
在向一个对象发送消息时,runtime
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,如果一直到根类还没找到,转向拦截调用,走消息转发机制,一旦找到 ,就去执行它的实现 IMP
。十八、isKindOfClass与isMemberOfClass 下面代码输出什么?
文章图片
答案:1000
详解:
在
isKindOfClass
中有一个循环,先判断class
是否等于 meta class
,不等就继续循环判断是否等于meta class
的 super class
,不等再继续取super class
,如此循环下去。[NSObject class]
执行完之后调用isKindOfClass
,第一次判断先判断 NSObject
和NSObject
的meta class
是否相等,之前讲到 meta class
的时候放了一张很详细的图,从图上我们也可以看出,NSObject
的metaclass
与本身不等。接着第二次循环判断
NSObject
与 meta class
的 superclass
是否相等。还是从那张图上面我们可以看到:Root class(meta)
的 superclass
就是 Root class(class)
,也就是 NSObject
本身。所以第二次循环相等,于是第一行 res1
输出应该为 YES
。同理,
[Sark class]
执行完之后调用isKindOfClass
,第一次 for
循环,Sark
的Meta Class
与[Sark class]
不等,第二次 for
循环,Sark Meta Class
的 super class
指向的是 NSObject Meta Class
, 和 Sark Class
不相等。第三次 for
循环,NSObject Meta Class
的 super class
指向的是 NSObject Class
,和 Sark Class
不相等。第四次循环,NSObject Class
的 super class
指向 nil
, 和 Sark Class
不相等。第四次循环之后,退出循环,所以第三行的 res3
输出为NO
。isMemberOfClass
的源码实现是拿到自己的 isa
指针和自己比较,是否相等。第二行
isa
指向 NSObject
的 Meta Class
,所以和 NSObject Class
不相等。第四行,isa
指向 Sark
的Meta Class
,和 Sark Class
也不等,所以第二行 res2
和第四行 res4
都输出 NO
。十九、Category在编译过后,是在什么时机与原有的类合并到一起的? 1. 程序启动后,通过编译之后,
Runtime
会进行初始化,调用 _objc_init
。2. 然后会
map_images
。3. 接下来调用
map_images_nolock
。4. 再然后就是
read_images
,这个方法会读取所有的类的相关信息。5. 最后是调用
reMethodizeClass
:,这个方法是重新方法化的意思。6. 在
reMethodizeClass
: 方法内部会调用 attachCategories
: ,这个方法会传入 Class
和 Category
,会将方法列表,协议列表等与原有的类合并。最后加入到 class_rw_t
结构体中。二十、Category有哪些用途? · 给系统类添加方法、属性(需要关联对象)。
· 对某个类大量的方法,可以实现按照不同的名称归类。
二十一、Category的实现原理? 被添加在了
class_rw_t
的对应结构里。Category
实际上是 Category_t
的结构体,在运行时,新添加的方法,都被以倒序插入到原有方法列表的最前面,所以不同的 Category
,添加了同一个方法,执行的实际上是最后一个。拿方法列表举例,实际上是一个二维的数组。
Category
如果翻看源码的话就会知道实际上是一个 _catrgory_t
的结构体。例如我们在程序中写了一个
Nsobject+Tools
的分类,那么被编译为 C++
之后,实际上是:文章图片
Category
在刚刚编译完的时候,和原来的类是分开的,只有在程序运行起来后,通过 Runtime
,Category
和原来的类才会合并到一起。mememove
,memcpy
:这俩方法是位移、复制,简单理解就是原有的方法移动到最后,根根新开辟的控件, 把前面的位置留给分类,然后分类中的方法,按照倒序依次插入,可以得出的结论就就是,越晚参与编译的分类,里面的方法才是生效的那个。二十二、_objc_msgForward 函数是做什么的,直接调用它将会发生什么?
_objc_msgForward
是 IMP 类型,用于消息转发的:当向一个对象发送一条消息,但它并没有实现的时候,_objc_msgForward
会尝试做消息转发。详解:
_objc_msgForward
在进行消息转发的过程中会涉及以下这几个方法:1.
List itemresolveInstanceMethod
:方法 (或 resolveClassMethod
:)。2.
List itemforwardingTargetForSelector
:方法3.
List itemmethodSignatureForSelector
:方法4.
List itemforwardInvocation
:方法5.
List itemdoesNotRecognizeSelector
: 方 法具体请见:请看
Runtime
在工作中的运用 第三章 Runtime
方法调用流程;二十三、[self class] 与 [super class] 下面的代码输出什么?
文章图片
NSStringFromClass([self class])
= Son
NSStringFromClass([super class])
= Son
详解:这个题目主要是考察关于
Objective-C
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;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。不同点在于:super
会告诉编译器, 当调用方法时,去调用父类的方法,而不是本类中的方法。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。在调用
[super class]
的时候,runtime
会去调用 objc_msgSendSuper
方法,而不是 objc_msgSend
;文章图片
在
objc_msgSendSuper
方法中,第一个参数是一个objc_super
的结构体,这个结构体里面有两个变量, 一个是接收消息的 receiver
,一个是当前类的父类super_class
。objc_msgSendSuper
的工作原理应该是这样的:从
objc_super
结构体指向的 superClass
父类的方法列表开始查找 selector
,找到后以 objc->receiver
去调用父类的这个 selector
。注意,最后的调用者是 objc->receiver
,而不是 super_class
!那么
objc_msgSendSuper
最后就转变成:文章图片
【iOS开发面试只需知道这些,技术基本通关!(Runtime篇)】由于找到了父类
NSObject
里面的class
方法的 IMP
,又因为传入的入参 objc_super->receiver= self
。self
就是son
,调用 class
,所以父类的方法 class
执行 IMP
之后,输出还是 son
,最后输出两个都一样,都是输出 son
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