底层原理测试题

2021-08-07 本文已影响0人浅墨入画

一选择题(单选/多选)

1. 在LP64下,一个指针的有多少个字节

A: 4
B: 8
C: 16
D: 64

答案B
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

答案A
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

答案C
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

答案C
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

答案B
解析： 8字节对齐（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

答案A
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

答案B D
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

答案B
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

答案A B C D
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

答案A
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

答案错
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)

答案对
解析：内存偏移

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

答案对
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

答案对
解析：isa走位图

5. 对象的地址就是内存元素的首地址

答案对
解析：

6. 类也是对象

答案对
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：

通过 Xcode-debug-debug workflow-always show disassembly 可以查看汇编;

查看汇编可以从更深层了解当前函数的汇编层面的执行,为 objc 源码分析提供信息避免方向性错误,结合 memory read 可以更清楚的看到寄存器之间是如何互相配合处理配合的;使用汇编查看流程,可以在不确定源码出处和执行流程的情况下,跟踪内部代码,并可以找到出处!同时,结合下符号断点的方式,能够更清晰的跟踪源码实现。

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 4 段;

p/x :输出一个数据结构的首地址;

p * $0 :$ 0 为指向某一个数据空间的指针,而该指令输出的是该数据的数据结构。

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哦,类方法存储在元类中;
对象方法是由类实例化出来的,类是由元类实例化出来的;
这样设计的好处有以下 3 个方面:

底层不用对类方法和对象方法作区分,本质上都是对象方法,方法调用都可以理解为消息发送,只不过消息的接受者即方法的查找对象不一致;

这样设计更加的基于对象,类的一切信息都存储在元类中,对象的一切信息都存储在类中,类是元类的实例化对象,对象是类的实例化对象;存储也更符合面向对象的特点;

OC 语言设计早期借鉴了另一种 smalltalk 的语言,smalltalk 中也是这么设计的;

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：

二分查找的前提是数据必须有序排列;

不断的找起始位置(base)和有效数据量 (count);

当前目标位置=起始位置(base)+有效数据量(count)/2;

查找对应位置之后不断的向前偏移,主要作用为了找到第一个符合条件的数据,即找到最前面的 category 中满足条件的方法;

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。
这个算法主要是为了得到 isa 中存储的 class 信息,大部分 isa 都是不纯的 isa,是一个长达 64 个 byte 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 byte 位置,剩下的位置存储了其他的信息;读取的时候必须把其他无效位置的 byte 位数据给遮盖住,所以需要使用 isa_mask,任何数据与 isa_mask 进行按位与操作,都只会保留 isamask 对应 byte 位置的数据,这个算法的意义就是遮盖住不需要的地方, 这样就能让 isa 存储更多的信息;

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,在编译即确定的内存空间,只读,加载后不会改变内容的空间;

rw 属于 dirty memory,rw 是运行时结构,可读可写,可以向类中添加属性、方法等, 在运行时会改变的内存;

rwe 相当于类的额外信息,因为在实际使用过程中,只有很少的类会真正的改变他们的内容,所以为避免资源的消耗就有了 rwe;

运行时,如果需要动态向类中添加方法协议等,会创建 rwe,并将 ro 的数据优先 attache 到 rwe 中,在读取时会优先返回 rwe 的数据,如果 rwe 没有被初始化,则返回 ro 的数据。
rw 中包括 ro 和 rwe,其中 rw 是 dirtymemory,ro 是 clean memory;为了让 dirty memory 占用更少的空间,把 rw 中可变的部分抽取出来为 rwe;
clean memory 越多越好,dirty memory 越少越好,因为 iOS 系统底层虚内存机制的原因,内存不足时会把一部分内存回收掉,后面需要再次使用时从硬盘中加载出来即 swap 机制,clean memory 是可以从硬盘中重新加载的内存,iOS 中的 macho 文件动态库都属于此类行;dirty memory 是运行时产生的数据,这部分数据不能从硬盘中重新加载所以必须一直占据内存,当系统物理内存紧张的时候,会回收掉 clean memory 内存,如果 dirty memory 过大则直接会被回收掉;所以 clean memory 越多越好,dirty memory 越少越好;苹果对 rw、ro、rwe 进行这么细致的划分都是为了能更好更细致的区别 cleanmemory 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 之后,缓存的使用容量会超过总容量的 3/4,那么此时就不会先插入,而是先触发扩容,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,首次会存储满之后再开始扩容;

扩容时选用 3/4 作为负载因子是和 hash 表底层使用的链表以及红黑树的数据结构有关,0.75 是最符合泊松分布概率计算得出的数值,在这个数值下哈希表的空间和时间效率都是最高的;

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

解析：
(1)使用汇编响应速度快;
(2)这个过程中使用了两个循环:
1.循环 1:通过前面获取的 mask,与要查找的_cmd 进行 hash 运算,获取下标,从而得到 _cmd 对应的 bucket 地址,然后进行向前平移查找,每次平移 16 个字节,如果找到对应的 sel,则 cacheHit;当平移到 buckets 的首地址,依然没有查找到,则进入第二个循环;
2.循环 2:首先会获取末尾 bucket 的地址,同样采用向前查找的方式,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
这里涉及到 isa 和 superclass 的走位以及方法查找逻辑。
首先类的 isa 指向元类,在方法快速查找时,会根据类的 isa 找到元类,元类中没有该方法,就会走到 lookUpImpOrForward 慢速查找流程中。在慢速查找流程中,会进行 for 递归查找,根据 superclass 查找到元类的父类,也就是根元类,而根元类的 superclass 指向了 NSObject,所以会调用到 NSObject 的同名对象方法。

11. Swift与OC的区别，为什么说OC是一门动态性语言，其动态体现在哪里？Swift是动态语言吗？

解析：
Swift与OC区别：

swift数据类型都会自动判断，只区分变量var和常量let

swift 中可以定义不继承于其它类的类，称之为基类(base calss)

final关键字
使用final关键修饰的类，不能被其他类继承。
继承final修饰的类会报错：Inheritance from a final class '…..'

OC一个类由.h和.m两个文件组成，而swift只有.swift一个文件，所以整体的文件数量比OC有一定减少

书写简洁

Swift优势：

Swift容易阅读，语法和文件结构简易化。

Swift更易于维护，文件分离后结构更清晰。

Swift更加安全，它是类型安全的语言。

Swift代码更少，简洁的语法，可以省去大量冗余代码

Swift速度更快，运算性能更高。

动态语言与静态语言区别：
动态语言（弱类型语言）是运行时才确定数据类型的语言，变量在使用之前无需申明类型，通常变量的值是被赋值的那个值的类型。
静态语言（强类型语言）是编译时变量的数据类型就可以确定的语言，大多数静态语言要求在使用变量之前必须声明数据类型。

OC是动态语言，其动态特性表现为了三个方面：动态类型、动态绑定、动态加载。

动态类型：即运行时再决定对象的类型。简单说就是id类型，任何对象都可以被id指针所指，只有在运行时才能决定是什么类型。像内置的明确的基本类型都属于静态类型(int、NSString等)。静态类型在编译的时候就能被识别出来。所以若程序发生了类型不对应，编译器就会发出警告。而动态类型就编译器编译的时候是不能被识别的，要等到运行时(run time)，即程序运行的时候才会根据语境来识别。所以这里面就有两个概念要分清：编译时与运行时。

动态绑定：基于动态类型在某个实例对象被确定后，其类型便被确定了。该对象对应的属性和响应的消息也被完全确定，这就是动态绑定。比如我们一般向一个NSObject对象发送-respondsToSelector:或者 -instancesRespondToSelector:等来确定对象是否可以对某个SEL做出响应，而在OC消息转发机制被触发之前，对应的类的+resolveClassMethod:和+resolveInstanceMethod:将会被调用，在此时有机会动态地向类或者实例添加新的方法，即类的实现是可以动态绑定的，isKindOfClass也是一样的道理。

动态加载：所谓动态加载就是我们做开发的时候icon图片的时候在Retina设备上要多添加一个张@2x的图片,当设备更换的时候,图片也会自动的替换。

swift被Apple官方公布为动态类型语言，其实由上面定义也可以知道swift是动态语言，因为swift的数据类型只有在运行时才能确定。

底层原理测试题

一选择题(单选/多选)

1. 在LP64下,一个指针的有多少个字节

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