关于isa走位的2道经典面试题
2020-09-17 本文已影响0人
iOS_沧海一笑
第一道经典面试题：类方法的归属分析
关于类方法和实例方法的归属分析，我们首先得知道：实例方法是在类中，而类方法是在元类中。下面我们通过一道面试题来验证一下。
- 我们首先创建一个类：
LGPerson,继承自NSObject,类里面有一个实例方法sayHello和一个类方法sayHappy。
@interface LGPerson : NSObject
- (void)sayHello;
+ (void)sayHappy;
@end
@implementation LGPerson
- (void)sayHello{
NSLog(@"LGPerson say : Hello!!!");
}
+ (void)sayHappy{
NSLog(@"LGPerson say : Happy!!!");
}
@end
- 我们在
main函数中调用LGPerson类
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
LGPerson *person = [LGPerson alloc];
Class pClass = object_getClass(person);
lgObjc_copyMethodList(pClass);
lgInstanceMethod_classToMetaclass(pClass);
lgIMP_classToMetaclass(pClass);
}
return 0;
}
- 我们首先来分析一下
lgObjc_copyMethodList这个方法里面的实现
void lgObjc_copyMethodList(Class pClass){
unsigned int count = 0;
Method *methods = class_copyMethodList(pClass, &count);
for (unsigned int i=0; i < count; i++) {
Method const method = methods[I];
//获取方法名
NSString *key = NSStringFromSelector(method_getName(method));
LGLog(@"Method, name: %@", key);
// 打印信息：Method, name: sayHello
}
free(methods);
const char *classname = class_getName(pClass);
Class metaClass = objc_getMetaClass(classname);
Method method1 = class_getInstanceMethod(metaClass, @selector(sayHello));
Method method2 = class_getInstanceMethod(metaClass, @selector(sayHappy));
LGLog(@"%@--%@", NSStringFromSelector(method_getName(method1)), NSStringFromSelector(method_getName(method2)));
// 打印信息：(null)--sayHappy
}
- 通过第一个打印信息我们可以看出：
LGPerson类中获取到的方法只有sayHello，而我们的类中明明有2个方法，还有一个类方法sayHappy怎么没打印出来呢？- 我们接着看第二个打印信息：我们通过获取
pClass也就是LGPerson的元类metaClass来获取LGPerson中的2个方法，结果是获取不到实例方法sayHello，但可以获取到类方法sayHappy。- 通过这个方法我们足可以验证
实例方法是在类中，类方法是在元类中。
- 接下类我们分析一下
lgInstanceMethod_classToMetaclass这个方法的实现
void lgInstanceMethod_classToMetaclass(Class pClass){
const char *className = class_getName(pClass);
Class metaClass = objc_getMetaClass(className);
Method method1 = class_getInstanceMethod(pClass, @selector(sayHello));
Method method2 = class_getInstanceMethod(metaClass, @selector(sayHello));
Method method3 = class_getInstanceMethod(pClass, @selector(sayHappy));
Method method4 = class_getInstanceMethod(metaClass, @selector(sayHappy));
LGLog(@"%s - %p-%p-%p-%p",__func__,method1,method2,method3,method4);
// 打印信息：lgInstanceMethod_classToMetaclass - 0x1000031b0-0x0-0x0-0x100003148
}
- 通过打印信息我们可以得出：
1.method1是类中找到了sayHello方法，其地址为：0x1000031b0.
2.method2是元类中没有找到sayHello方法，其地址为：0x0.
3.method3是类中没有找到sayHappy方法，其地址为：0x0.
4.method4是元类中找到了sayHello方法，其地址为：0x100003148.
通过这个方法我们足可以验证实例方法是在类中，类方法是在元类中。
- 接下来我们分析一下
lgIMP_classToMetaclass,方法的实现如下：
void lgIMP_classToMetaclass(Class pClass){
const char *className = class_getName(pClass);
Class metaClass = objc_getMetaClass(className);
IMP imp1 = class_getMethodImplementation(pClass, @selector(sayHello));
IMP imp2 = class_getMethodImplementation(metaClass, @selector(sayHello));
IMP imp3 = class_getMethodImplementation(pClass, @selector(sayHappy));
IMP imp4 = class_getMethodImplementation(metaClass, @selector(sayHappy));
NSLog(@"%p-%p-%p-%p",imp1,imp2,imp3,imp4);
// 打印信息：0x100000e60-0x1002c2240-0x1002c2240-0x100000e30
}
- 通过打印信息，我们发现为什么
imp2和imp3的地址一模一样，而他们获取的方法却不同。并且imp1和imp4的地址不同，这是什么原因呢？分析这个，我们得从objc源码分析了.
我们打断点进入到class_getMethodImplementation源码中：
IMP class_getMethodImplementation(Class cls, SEL sel)
{
IMP imp;
if (!cls || !sel) return nil;
imp = lookUpImpOrNil(nil, sel, cls, LOOKUP_INITIALIZE | LOOKUP_RESOLVER);
// Translate forwarding function to C-callable external version
if (!imp) {
return _objc_msgForward;
}
return imp;
}
- 通过走源码打断点，我们发现：
imp2和imp3进入到_objc_msgForward这个方法中,这个方法是消息转发机制, 没有返回imp的地址.imp2是元类获取实例方法sayHello，因为sayHello是实例方法不在元类中，所以获取不到imp, 就走到了_objc_msgForward方法中。同理：imp3是类中获取类方法sayHappy, 由于类方法是在元类中不在类中，所以获取不到imp，就走到了_objc_msgForward方法中。关于消息转发机制_objc_msgForward我们后面会讲到的。imp1是类中获取到了实例方法sayHello，会返回imp.imp4是元类中获取到了类方法sayHappy，也会返回imp.
第二道经典面试题的解析：
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);
// 打印信息： 1 0 0 0
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);
// 打印信息：1 1 1 1
- 要解析这道题目，我们就必须要知道
isKindOfClass和isMemberOfClass的实例方法和类方法的isa走位图了,下面我们通过进入objc的源码和断点走位来分析：
re1是NSObject类调用isKindOfClass的类方法，我们进入isKindOfClass类方法的源码，打断点发现，居然不走这个类方法，而是走了objc_opt_isKindOfClass``这个方法，这是由于编译器优化了，实际和走isKindOfClass一样的结果。由于是调用类方法，前面我们讲到，类方法是在元类中，所以我们首先到元类找，有没有NSObject，如果没找到就再到元类的父类根元类找，如果还没找到就到根元类的父类根类找，还没有找到就到根类的父类nil找，可以得到和NSObject一致，所以返回YES```
+ (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
// 类 vs 元类
// 根元类 vs NSObject
// NSObject vs NSObject
// LGPerson vs 元类 (根元类) (NSObject)
for (Class tcls = self->ISA(); tcls; tcls = tcls->superclass) {
if (tcls == cls) return YES;
}
return NO;
}
// Calls [obj isKindOfClass]
BOOL
objc_opt_isKindOfClass(id obj, Class otherClass)
{
#if __OBJC2__
if (slowpath(!obj)) return NO;
Class cls = obj->getIsa();
if (fastpath(!cls->hasCustomCore())) {
for (Class tcls = cls; tcls; tcls = tcls->superclass) {
if (tcls == otherClass) return YES;
}
return NO;
}
#endif
return ((BOOL(*)(id, SEL, Class))objc_msgSend)(obj, @selector(isKindOfClass:), otherClass);
}
re3是LGPerson调用isKindOfClass的类方法，也会走到objc_opt_isKindOfClass这个方法。LGPerson首先找到元类，再到根源类，根类，nil中找和LGPerson不一致，所以返回NO。re5是NSObject的实例方法调用isKindOfClass,也会走到objc_opt_isKindOfClass这个方法， 由于实例方法就在类中，所以直接可以在类中找到和NSObjct一致，返回YES.re7是LGPerson的实例方法调用isKindOfClass,也会走到objc_opt_isKindOfClass这个方法，同理，直接在类中就可以找到LGPerson,所以返回YES.
- 我们来看一下
isMemberOfClass的实例方法和类方法源码：
+ (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
return self->ISA() == cls;
}
- (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
return [self class] == cls;
}
re2和re4由于都是调用isMemberOfClass的类方法，所以都会先找元类self->ISA()中和传入的类cls相比较，re2中传入的NSObject的根类和NSObject的元类不相等，所以返回NO。re4中传入的LGPerson的根类和LGPerson的元类不相等，所以返回NO。re6和re8都是调用了isMemberOfClass的实例方法，所以会走[self class]方法和传入的类cls相比较。由于传入的类调用[self class]和传入的cls是一样的，所以都会返回YES。
- 最后附上一张
isa走位的流程图：
isa流程图.png
