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iOS-底层探索16:面试题&内存平移

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  • 1. 设置关联对象后是否需要主动移除?
  • 2. 类的方法和分类的方法重名会如何调用?
  • 3. Runtime是什么?
  • 4. 方法的本质,sel是什么? IMP是什么?两者之间的关系又是什么?
  • 5. 能否向编译后的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. [sel class]和[super class]的区别及原理分析
  • 7. Runtime是如何实现weak的,为什么可以自动置nil
  • 8. 内存平移问题


1. 设置关联对象后是否需要主动移除?

不需要。
查看对象的析构方法:

- (void)dealloc {
    _objc_rootDealloc(self);
}

void
_objc_rootDealloc(id obj)
{
    ASSERT(obj);
    obj->rootDealloc();
}

后续方法调用情况如下:
rootDealloc()-->object_dispose-->objc_destructInstance-->_object_remove_assocations
_object_remove_assocations方法中会将所有关联的对象移除



23题:使用runtime Associate方法关联的对象,需要在主对象dealloc的时候释放么?
https://github.com/ChenYilong/iOSInterviewQuestions/blob/master/01《招聘一个靠谱的iOS》面试题参考答案/《招聘一个靠谱的iOS》面试题参考答案(上).md

2. 类的方法和分类的方法重名会如何调用?

两种情况:

  1. 普通方法(含+initialize):分类的方法是在类realize之后attach到类的方法列表前面,所以会调用分类的方法。(注意:不是分类方法覆盖主类方法)
  2. +load方法重名:先调用主类+load方法,再依次调用分类+load方法

load_images方法中主类+load方法、分类+load方法加载及调用情况如下:

  • 补充1:有父类、父类分类、子类、子类分类的情况:
    父类+load-->子类+load-->父类分类+load-->子类分类+load

  • 补充2:+initialize方法也是系统主动调用,发生在第一次消息发生时

3. Runtime是什么?

  • Runtime是由C、C++、汇编实现的一套API,为OC语言加入了面向对象运行时的功能
  • 运行时(Runtime)是指将数据类型的确定由编译时推迟到了运行时
    例子?:Extension-Category的区别
  • 平时写的OC代码,在程序运行过程中,其实最终都会转换成RuntimeC语言代码,RuntimeObjective-C的幕后工作者


4. 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

  1. 快速查找(objc_ _msgSend) ~ cache_ _t 缓存消息
  2. 慢速查找 ~ 递归自己|父类 ~ lookUplmpOrForward
  3. 查找不到消息:动态方法解析~ resolvelnstanceMethod
  4. 消息快速转发~ forwardingTargetForSelector
  5. 消息慢速转发~ methodSignatureForSelector & forwardInvocation
  • sel是方法编号:在read_ _images期间就编译进入了内存
  • imp就是我们函数实现指针,找imp就是找函数的过程
  • sel就相当于书本的目录tittle
  • imp就是书本的页码

查找具体的函数就是想看这本书里面具体篇章的内容

  1. 我们首先知道想看什么: tittle (sel)
  2. 根据目录对应的页码(imp)
  3. 翻到具体的内容(函数实现)

5. 能否向编译后的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?

  • 不能向编译后得到的类中增加实例变量
  • 运行时创建的类只要没注册到内存还是可以添加实例变量的

6. [sel class]和[super class]的区别及原理分析

@implementation Son : Father

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

@end

答案:均输出Son
这个题目主要是考察关于objective-C 中对self 和super 的理解。

我们都知道: self 是方法的隐藏参数,指向当前调用方法的这个类的实例。其实super 是一个 Magic Keyword , 它本质是一个编译器标示符,他们两个的(看不懂,移步原文有详细介绍)

  • [sel class]本质是objc_msgSend
  • [super class]本质是objc_msgSendSuper,运行时汇编调用的方法是objc_msgSendSuper2

7. Runtime是如何实现weak的,为什么可以自动置nil

Runtime对注册的类,会进行内存布局,从一个粗粒度的概念上来讲,这时候weak 对象会放入一个 hash 表中,这是一个全局表,表中是用 weak 指向的对象内存地址作为key,用所有指向该对象的 weak 指针表作为value。当此对象的引用计数为 0 的时候会 dealloc,假如该对象内存地址是 address,那么就会以 addresskey,在这个weak 表中搜索,找到所有以 address 为键的weak对象,从而设置为nil。参考

当我们的对象释放的时候- dealloc:

  1. C++函数释放: object_ cxxDestruct
  2. 移除关联属性:_ object_ remove_ assocations
  3. 将弱引用自动设置nil : weak_ clear_ no_ lock(&table.weak_ table, (id)this);
  4. 引用计数处理: table.refcnts.erase(this);
  5. 销毁对象: free(obj);

8. 内存平移问题

代码如下:

LGPerson.h
@interface LGPerson : NSObject
- (void)saySomething;
@end

LGPerson.m
@implementation LGPerson
- (void)saySomething {
    NSLog(@"%s",__func__);
}
@end
ViewController.m
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    Class cls = [LGPerson class];
    void  *kc = &cls;
    [(__bridge id)kc saySomething]; 
}

问:saySomething方法能否正常调用
答案:能

我们知道正常情况下的下的对象方法调用:

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

kc指针指向LGPerson类的地址和对象personisa指向LGPerson类的地址一样,所以[(__bridge id)kc saySomething];这里也能调用对象方法



现在修改代码:

LGPerson.h
@interface LGPerson : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString *kc_name;
@property (nonatomic, copy) NSString *kc_hobby;
- (void)saySomething;
@end

LGPerson.m
@implementation LGPerson
- (void)saySomething {
    NSLog(@"%s - %@",__func__,self.kc_name);
}
@end
ViewController.m
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    Class cls = [LGPerson class];
    void  *kc = &cls;
    LGPerson *person = [LGPerson alloc];

    [(__bridge id)kc saySomething]; 
    [person saySomething];
}

问:ViewController.m的打印情况
答案:能,输出:-[LGPerson saySomething] - <ViewController: 0x7f800ef084c0>

这里主要考察self.kc_name的值,我们知道person对象的内存情况如下:

查找kc_name需要从person地址向下内存平移8个字节,并获取8个字节大小的值(person在堆中,地址由低到高)。
kc是内存中一个8字节的指针指向cls,就相当于person指针指向LGPerson的一个实例。self.kc_name是内存向高地址平移8个字节,那么cls地址+0x8存储的就是将要打印的内容。

分析clskc在内存中情况:

  • kc是当前方法中的变量,存储在当前方法的栈中。当前方法中所有的变量,方法参数都会压入这个栈中。(是一个先进后出的队列,内存从地址到地址分配,所以先压入栈的地址高)
  • 方法的参数会从前往后依次压入栈中
  • 每个方法都带有两个隐藏参数:id * self, SEL _cmd

viewDidLoad转为C++实现(参考:iOS 对象的本质)

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 *kc = &cls;
    LGPerson *person = ((LGPerson *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("LGPerson"), sel_registerName("alloc"));
    
    ((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)(__bridgeid)kc, sel_registerName("saySomething"));
    ((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)person, sel_registerName("saySomething"));
}

因此入栈的变量如下:
self-->_cmd--> cls--> kc--> person
但是[super viewDidLoad];调用时会创建一个结构体传入参数,因此这个结构体也会被压入到当前栈中:(经测试结构体中从后往前压栈)
self-->_cmd-->(id)class_getSuperclass(objc_getClass("ViewController"))-->self--> cls--> kc--> person

所以打印情况如下:

kc的地址是0x7ffeed61d0d0其指向cls:0x7ffeed61d0d8cls内存加8个字节就是0x7ffeed61d0e0 : <ViewController: 0x7f800ef084c0>



再次现在修改代码:

LGPerson.h
@interface LGPerson : NSObject
@property (nonatomic, assign) int kc_name;//修改的代码
@property (nonatomic, copy) NSString *kc_hobby;
- (void)saySomething;
@end

LGPerson.m
@implementation LGPerson
- (void)saySomething {
    NSLog(@"%s - %d",__func__,self.kc_name);
}
@end

问:ViewController.m的打印情况
答:不确定的数字

现在查找kc_name需要从person地址向下内存平移8个字节,并获取4个字节大小的值,这在viewDidLoad方法栈中只能获取参数self的前4位,并将这个4位的地址指向转为一个int值。

iOS 内存对齐分析

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