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iOS面试系列(附面试答案)

2021-03-24  本文已影响0人  iOS开发面试总结

推荐👇:

推荐作者:iOS的火影乱斗

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一、isKindOfClass和isMemberOfClass

题目:

有一道经典面试题关于isKindOfClass和isMemberOfClass

代码:

 BOOL re1 = [(id)[NSObject class] isKindOfClass:[NSObject class]];       // 1
 BOOL re2 = [(id)[NSObject class] isMemberOfClass:[NSObject class]];     // 0
 BOOL re3 = [(id)[LGPerson class] isKindOfClass:[LGPerson class]];       // 0
 BOOL re4 = [(id)[LGPerson class] isMemberOfClass:[LGPerson class]];     // 0
 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]];       // 1
 BOOL re6 = [(id)[NSObject alloc] isMemberOfClass:[NSObject class]];     // 1
 BOOL re7 = [(id)[LGPerson alloc] isKindOfClass:[LGPerson class]];       // 1
 BOOL re8 = [(id)[LGPerson alloc] isMemberOfClass:[LGPerson class]];     // 1
 NSLog(@" re5 :%hhd\n re6 :%hhd\n re7 :%hhd\n re8 :%hhd\n",re5,re6,re7,re8);

输出结果:

2019-12-31 14:49:22.734091+0800 LGTest[35237:2807868] 
 re1 :1
 re2 :0
 re3 :0
 re4 :0
2019-12-31 14:49:22.735580+0800 LGTest[35237:2807868] 
 re5 :1
 re6 :1
 re7 :1
 re8 :1

为什么结果是这样呢?

答案:

我们先放一个isa的指针图:

再打开一份objc的源码,来看一下对应方法里面的实现

+ (Class)class {
    return self;
}
+ (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
  //
    for (Class tcls = object_getClass((id)self); tcls; tcls = tcls->superclass) {
        if (tcls == cls) return YES;
    }
    return NO;
}

再看一下object_getClass的源码

Class object_getClass(id obj)
{
    if (obj) return obj->getIsa();
    else return Nil;
}

我们发现isKindOfClass是循环不断获取self的isa指针以及父类的isa指针指向和cls做对比,通过上面isa的指向图,我们对上面判断一一解释下:

BOOL re1 = [(id)[NSObject class] isKindOfClass:[NSObject class]];       // 1

因为NSObject的isa指向NSObject的元类,先拿到NSObject的元类跟NSObject比,不通过,而NSObject元类的isa指向的是NSObject,然后跟NSObject对比,所以结果是YES

BOOL re3 = [(id)[LGPerson class] isKindOfClass:[LGPerson class]];       // 0

而LGPerson的isa指向依次是LGPerson的元类 ---> NSObject的元类 ---> NSObject --- > nil,然后和LGPerson进行对比,没有匹配的,所以结果是NO

+ (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    return object_getClass((id)self) == cls;
}

我们发现isMemberOfClass仅仅是拿到当前self的isa指针指向和cls对比,然后我们分析测试代码逻辑:

BOOL re2 = [(id)[NSObject class] isMemberOfClass:[NSObject class]];     // 0

NSObject的元类和NSObject不匹配,所以不成立

BOOL re4 = [(id)[LGPerson class] isMemberOfClass:[LGPerson class]];     // 0

LGPerson的元类和LGPerson不匹配,所以不成立

- (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
    // 类  - NSObject 类 vs 父类 nil
    for (Class tcls = [self class]; tcls; tcls = tcls->superclass) {
        if (tcls == cls) return YES;
    }
    return NO;
}
- (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    return [self class] == cls;
}
- (Class)class {
    return object_getClass(self);
}

这里有一个iOS交流圈:891 488 181 分享BAT,阿里面试题、面试经验,讨论技术,有兴趣的可以进来了解。
我们可以发现对于对象方法,只是拿到对象的isa指向和相应的类对比,而对象的isa指向的都是相应的类,所以下面四个输出结果都是YES。

二、[super class]和[self class]

题目:

我们创建一个集成LGPerson的类LGStudent的类,然后在LGStudent的实例方法里面写下面代码,然后调用该对象方法:

-(void)testSuperClass{
    NSLog(@"%@",NSStringFromClass([self class]));
    NSLog(@"%@",NSStringFromClass([super class]));
}

输出:

2020-01-16 10:36:23.651909+0800 LGTest[18422:366866] LGStudent
2020-01-16 10:36:23.652760+0800 LGTest[18422:366866] LGStudent

这是为什么呢,[self class]我们都能理解是LGStudent,但是[super class]为什么也是LGStudent呢,不应该是LGPerson吗,下面我们来探索下:

答案:

1、汇编分析法

首先我们开启下汇编调试模式(),在[super class]处加个断点,看看在[super class]处是怎么调用的

我们发现[super class]是通过objc_msgSendSuper2进行发送消息的,而不是通过objc_msgSend发送消息的,我们再到objc源码中去找一下objc_msgSendSuper2的实现

/********************************************************************
 * id objc_msgSendSuper2(struct objc_super *super, SEL op, ...)
 *
 * struct objc_super {
 *     id receiver;
 *     Class cls;   // SUBCLASS of the class to search
 * }
 ********************************************************************/

    ENTRY _objc_msgSendSuper2

    ldr r9, [r0, #CLASS]    // class = struct super->class
    ldr r9, [r9, #SUPERCLASS]   // class = class->superclass
    CacheLookup NORMAL
    // cache hit, IMP in r12, eq already set for nonstret forwarding
    ldr r0, [r0, #RECEIVER] // load real receiver
    bx  r12         // call imp

    CacheLookup2 NORMAL
    // cache miss
    ldr r9, [r0, #CLASS]    // class = struct super->class
    ldr r9, [r9, #SUPERCLASS]   // class = class->superclass
    ldr r0, [r0, #RECEIVER] // load real receiver
    b   __objc_msgSend_uncached

    END_ENTRY _objc_msgSendSuper2

我们最终在汇编地方找到了实现,并且发现_objc_msgSendSuper2的参数分别为objc_super、SEL等等,其中objc_super是消息接受者,并且它是一个结构体:

 * struct objc_super {
 *     id receiver;
 *     Class cls;   // SUBCLASS of the class to search
 * }

我们知道receiver是self,cls是self的父类,_objc_msgSendSuper2其实就从self的父类开始查找方法,但是消息接受者还是self本身,也就类似是让self去调父类的class方法,所以返回的都是LGStudent

2、hook分析法:

我们创建一个NSObject的分类,然后在里面hook一下class方法

+ (void)load{
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
         [LGRuntimeTool lg_bestMethodSwizzlingWithClass:self oriSEL:@selector(class) swizzledSEL:@selector(lg_class)];
    });
}

- (Class)lg_class{
    NSLog(@"来了,老弟");
    return [self lg_class]; // sel -> imp(class)
}

我们在lg_class里面打一个断点,通过lldb来看一下调进来的self是什么: 打印结果:

2020-01-16 11:04:30.876482+0800 LGTest[19658:395083] 来了,老弟
(lldb) p self
(LGStudent *) $0 = 0x00000001022327c0
2020-01-16 11:04:54.903791+0800 LGTest[19658:395083] 来了,老弟
(lldb) p self
(NSTaggedPointerString *) $1 = 0xd76f961d90151cc3 @"LGStudent"
2020-01-16 11:05:07.057101+0800 LGTest[19658:395083] LGStudent

我们发现调进来的self都是LGStudent,所以也验证了[super class]的调用者还是self本身

三、weak和strong底层原理

问题:

__weak我们在项目中经常用于打破循环引用,但为什么weak可以打破循环引用呢?strong又是怎么回事呢?

答案:

weak

我们在objc源码中的main方法中写上下面这句代码,打上断点并打开汇编调试:

LGPerson __weak *objc = object;

然后我们发现在此处调用了objc_initWeak方法,我们再点击进去:

/** 
 * Initialize a fresh weak pointer to some object location. 
 * It would be used for code like: 
 *
 * (The nil case) 
 * __weak id weakPtr;
 * (The non-nil case) 
 * NSObject *o = ...;
 * __weak id weakPtr = o;
 * 
 * This function IS NOT thread-safe with respect to concurrent 
 * modifications to the weak variable. (Concurrent weak clear is safe.)
 *
 * @param location Address of __weak ptr. 
 * @param newObj Object ptr. 
 */
id
objc_initWeak(id *location, id newObj)
{
    if (!newObj) {
        *location = nil;
        return nil;
    }

    return storeWeak<DontHaveOld, DoHaveNew, DoCrashIfDeallocating>
        (location, (objc_object*)newObj);
}

根据注释我们知道weak的使用方法,并且介绍了该方法是用来初始化对象弱指针的,并且是线程不安全的,根据代码进入到了storeWeak函数,我们再进入到storeWeak里面看看。

源码太长就先不放了,根据源码分析,前部分都是对表进行判断的,并且我们知道弱引用指针是存在一个叫SideTable的表中,再往下我们发现如果没表就走weak_register_no_lock函数,看名字知道应该是注册弱引用指针的方法,如果有就走weak_unregister_no_lock方法

我们再进入到weak_register_no_lock方法里:

id 
weak_register_no_lock(weak_table_t *weak_table, id referent_id, 
                      id *referrer_id, bool crashIfDeallocating)
{
    objc_object *referent = (objc_object *)referent_id;
    objc_object **referrer = (objc_object **)referrer_id;

    if (!referent  ||  referent->isTaggedPointer()) return referent_id;

    // ensure that the referenced object is viable
    bool deallocating;//判断该对象是否在dealloc
    if (!referent->ISA()->hasCustomRR()) {
        deallocating = referent->rootIsDeallocating();
    }else {
        BOOL (*allowsWeakReference)(objc_object *, SEL) = 
            (BOOL(*)(objc_object *, SEL))
            object_getMethodImplementation((id)referent, 
                                           SEL_allowsWeakReference);
        if ((IMP)allowsWeakReference == _objc_msgForward) {
            return nil;
        }
        deallocating =
            ! (*allowsWeakReference)(referent, SEL_allowsWeakReference);
    }

    if (deallocating) {
        if (crashIfDeallocating) {
            _objc_fatal("Cannot form weak reference to instance (%p) of "
                        "class %s. It is possible that this object was "
                        "over-released, or is in the process of deallocation.",
                        (void*)referent, object_getClassName((id)referent));
        } else {
            return nil;
        }
    }

    // now remember it and where it is being stored
     weak_entry_t *entry;//判断表里有没有这个对象的子表,如果有就从weak_table中取出weak_entry_t然后将弱指针插入到weak_entry_t中
    if ((entry = weak_entry_for_referent(weak_table, referent))) {
        append_referrer(entry, referrer);
    } 
    else { //如果没有就创建一个weak_entry_t,再将这个weak_entry_t插入到weak_table中去
        // 创建了这个weak_entry_t 再插入到weak_table
        weak_entry_t new_entry(referent, referrer);
        weak_grow_maybe(weak_table);
        weak_entry_insert(weak_table, &new_entry);
    }

    // Do not set *referrer. objc_storeWeak() requires that the 
    // value not change.

    return referent_id;
}

从上我们会发现weak指针在创建的时候并没有调用retain操作,并且会将weak指针存储在SideTable的weak_table中,然后每个对象在weak_table里面都有一个对应的weak_entry_t,每个weak_entry_t里面可以放多个弱指针

strong

有了weak我们再看看strong是什么情况呢? 我们依然打开汇编调试,然后将__weak改成__strong然后运行

 LGPerson __strong *objc = object;

我们发现此处调用的是objc_retain,command+点击,进不去,我们就在OBJC源码里面搜,也搜不到,怎么办呢,考虑到汇编一般会在函数前面添加,我们去掉_再次搜索,然后我们找到了objc_retain函数

id 
objc_retain(id obj)
{
    if (!obj) return obj;
    if (obj->isTaggedPointer()) return obj;
    return obj->retain();
}

然后进入到retaun函数

inline id 
objc_object::retain()
{
    assert(!isTaggedPointer());

    if (fastpath(!ISA()->hasCustomRR())) {
        return rootRetain();
    }

    return ((id(*)(objc_object *, SEL))objc_msgSend)(this, SEL_retain);
}

发现是通过objc_msgSend发送了SEL_retain消息,然后让引用计数器+1

四、runtime的应用以及注意点

问题:

我们经常在项目中用的runtime,并且用的最多的是交换方法,在交换方法中有哪些注意事项呢:

答案:

1、NSArray 类簇,

类簇实际上是Foundation framework框架下的一种设计模式,它管理了一组隐藏在公共接口下的私有类,

所以涉及到类簇的类,NSDictionary、NSArray、,本身类并不是NSArray等,这个需要去确定该类是否是类簇,然后在确定真正的类是什么,然后对真正的类进行交换才行

2、交换的方法是父类的方法

如果交换的方法是父类的方法,就会导致当父类调用该方法时候报错,因为父类没有子类的方法。

解决方法就是:先尝试给交换的类添加要交换的方法,如果添加成功,说明自己没有这个方法,那么就对该类做替换操作,如果添加失败说明自己有这个方法,那么就直接做交换操作。 代码:

+ (void)lg_betterMethodSwizzlingWithClass:(Class)cls oriSEL:(SEL)oriSEL swizzledSEL:(SEL)swizzledSEL{

    if (!cls) NSLog(@"传入的交换类不能为空");

    Method oriMethod = class_getInstanceMethod(cls, oriSEL);
    Method swiMethod = class_getInstanceMethod(cls, swizzledSEL);

    //方式一:
    //给cls添加oriSEL方法,确保cls有oriSEL方法
    class_addMethod(cls, oriSEL, method_getImplementation(oriMethod), method_getTypeEncoding(oriMethod));
    //取到cls的oriSEL的Method,因为上面oriMethod可能是cls父类的,交换的话可能会导致父类找不到swizzledSEL方法
    Method oriMethod1 = class_getInstanceMethod(cls, oriSEL);
    //交换方法
    method_exchangeImplementations(oriMethod1, swiMethod);
/**************************************************************/
   //方式二:

//尝试添加,如果添加成功,说明自己没有这个方法,那么就对该类做替换操作,因为此处给oriSEL方法添加的方法指针是swiMethod的方法指针,那么swizzledSEL的指针就要改成oriSEL的指针
    //如果添加失败说明自己有这个方法,那么就直接做交换操作
//    BOOL isSuccess = class_addMethod(cls, oriSEL, method_getImplementation(swiMethod), method_getTypeEncoding(oriMethod));
//
//    if (isSuccess) {// 自己没有 - 交换 - 没有父类进行处理 (重写一个)
//        class_replaceMethod(cls, swizzledSEL, method_getImplementation(oriMethod), method_getTypeEncoding(oriMethod));
//
//    }else{ // 自己有就做交换操作
//        method_exchangeImplementations(oriMethod, swiMethod);
//    }
}

本质就是先给cls添加oriSEL方法,确保cls有了oriSEL方法后再交换,这样就不会交换到cls父类的方法

3、交换的方法不存在

假如交换的方法不存在,就会导致交换失败,那么就要在上面代码中单独处理下单独处理下:

    Method oriMethod = class_getInstanceMethod(cls, oriSEL);
    Method swiMethod = class_getInstanceMethod(cls, swizzledSEL);

    if (!oriMethod) {
        // 在oriMethod为nil时,替换后将swizzledSEL复制一个不做任何事的空实现,代码如下:
        class_addMethod(cls, oriSEL, method_getImplementation(swiMethod), method_getTypeEncoding(swiMethod));
        method_setImplementation(swiMethod, imp_implementationWithBlock(^(id self, SEL _cmd){ }));
    }

当方法不存在时候就需要单独给cls添加一个方法实现

五、内存偏移面试题

问题:

我们创建一个有saySomething实例方法的LGPerson的类,问下面代码能执行吗?

    id pcls = [LGPerson class];
    void *pp= &pcls;
    [(__bridge id)pp saySomething];

    //p -> LGPerson 实例对象
    LGPerson *p = [LGPerson alloc];
    [p saySomething];

答案:

答案是可以执行的。为什么呢?我们来分析下:

疑问:但是对象是个结构体可以执行方法,&pcls只是个地址为啥也能执行方法

我们再扩展一下: 我们将saySomething重写一下,并且给LGPerson增加一个NSString属性name

- (void)saySomething{
    NSLog(@"NB %s - %@",__func__,self.name);
}

在执行一下,看一下打印:

2020-01-16 21:07:16.278767+0800 LGTest[50715:802279] NB -[LGPerson saySomething] - <ViewController: 0x7f84047063b0>

这又是为啥呢,我们猜测一下这个地方是野指针,正好ViewController对象在那一块,但是我们多次运行测试后结果却一样,我们来分析一下:

我们做一个测试,在方法中写下如下代码:

    int a = 1;
    int b = 2;
    int c = 3;
    int d = 4;
    NSLog(@"a = %p\nb = %p\nc = %p\nd = %p\n",&a,&b,&c,&d);

得到打印结果

a = 0x7ffee837d19c
b = 0x7ffee837d198
c = 0x7ffee837d194
d = 0x7ffee837d190

我们发现a、b、c、d地址是连续的,且abcd都是临时变量,变量是以栈的形式存储,

这就是为啥打印出<ViewController: 0x7f84047063b0>的原因。

我们可以再做一个实验,在代码前加上一个NSString临时变量

NSString *tem = @"KC";
id pcls = [LGPerson class];
void *pp= &pcls;
[(__bridge id)pp saySomething];

再执行,打印:

2020-01-16 21:43:05.084478+0800 LGTest[52497:844500] NB -[LGPerson saySomething] - KC

更印证了我们的结果

五、关联对象的原理

问题:

分类中如何创建属性?

答案:

在分类中创建属性,我们一般会写上一个属性,然后实现该属性的set和get方法,再关联对象,这是为什么呢,我们来一步步分析:

1、创建属性

在分类中创建了一个属性,会在rw中属性列表中有数据,然后有了set和get方法,但是该属性没有成员变量,需要重写该属性的set/get方法来保存属性值。

2、重写set/get方法,关联对象

首先我们来看下set方法

-(void)setCate_name:(NSString *)cate_name{
    /**
    参数一:id object : 给哪个对象添加属性,这里要给自己添加属性,用self。
    参数二:void * == id key : 属性名,根据key获取关联对象的属性的值,在objc_getAssociatedObject中通过次key获得属性的值并返回。
    参数三:id value : 关联的值,也就是set方法传入的值给属性去保存。
    参数四:objc_AssociationPolicy policy : 策略,属性以什么形式保存。
    */
    objc_setAssociatedObject(self, @"name",cate_name, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
    }

然后我们再看看objc_setAssociatedObject方法:

void objc_setAssociatedObject(id object, const void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy) {
    _object_set_associative_reference(object, (void *)key, value, policy);
}

这里我们会发现,苹果对外接口,一般都有一个加_的对内接口与之对应,这是苹果为了解耦合,即使底层内部实现了也不会影响到对外接口,我们再看一下_object_set_associative_reference的实现:

void _object_set_associative_reference(id object, void *key, id value, uintptr_t policy) {
    // This code used to work when nil was passed for object and key. Some code
    // probably relies on that to not crash. Check and handle it explicitly.
    // rdar://problem/44094390
    if (!object && !value) return;

    assert(object);

    if (object->getIsa()->forbidsAssociatedObjects())
        _objc_fatal("objc_setAssociatedObject called on instance (%p) of class %s which does not allow associated objects", object, object_getClassName(object));

    // retain the new value (if any) outside the lock.
    // 在锁之外保留新值(如果有)。
    ObjcAssociation old_association(0, nil);
    // acquireValue会对retain和copy进行操作,
    id new_value = value ? acquireValue(value, policy) : nil;
    {
        // 关联对象的管理类
        AssociationsManager manager;
        // 获取关联的 HashMap -> 存储当前关联对象
        AssociationsHashMap &associations(manager.associations());
        // 对当前的对象的地址做按位去反操作 - 就是 HashMap 的key (哈希函数)
        disguised_ptr_t disguised_object = DISGUISE(object);
        if (new_value) {
            // break any existing association.
            // 获取 AssociationsHashMap 的迭代器 - (对象的) 进行遍历
            AssociationsHashMap::iterator i = associations.find(disguised_object);
            if (i != associations.end()) {
                // secondary table exists
                ObjectAssociationMap *refs = i->second;
                // 根据key去获取关联属性的迭代器
                ObjectAssociationMap::iterator j = refs->find(key);
                if (j != refs->end()) {
                    old_association = j->second;
                    // 替换设置新值
                    j->second = ObjcAssociation(policy, new_value);
                } else {
                    // 到最后了 - 直接设置新值
                    (*refs)[key] = ObjcAssociation(policy, new_value);
                }
            } else {
                // create the new association (first time).
                // 如果AssociationsHashMap从没有对象的关联信息表,
                // 那么就创建一个map并通过传入的key把value存进去
                ObjectAssociationMap *refs = new ObjectAssociationMap;
                associations[disguised_object] = refs;
                (*refs)[key] = ObjcAssociation(policy, new_value);
                object->setHasAssociatedObjects();
            }
        } else {
            // setting the association to nil breaks the association.
            // 如果传入的value是nil,并且之前使用相同的key存储过关联对象,
            // 那么就把这个关联的value移除(这也是为什么传入nil对象能够把对象的关联value移除)
            AssociationsHashMap::iterator i = associations.find(disguised_object);
            if (i !=  associations.end()) {
                ObjectAssociationMap *refs = i->second;
                ObjectAssociationMap::iterator j = refs->find(key);
                if (j != refs->end()) {
                    old_association = j->second;
                    refs->erase(j);
                }
            }
        }
    }
    // release the old value (outside of the lock).
    // 最后把之前使用传入的这个key存储的关联的value释放(OBJC_ASSOCIATION_SETTER_RETAIN策略存储的)
    if (old_association.hasValue()) ReleaseValue()(old_association);
}

从上面我们梳屡一下逻辑:

我们再看一下objc_getAssociatedObject:

id objc_getAssociatedObject(id object, const void *key) {
    return _object_get_associative_reference(object, (void *)key);
}
id _object_get_associative_reference(id object, void *key) {
    id value = nil;
    uintptr_t policy = OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN;
    {
        // 关联对象的管理类
        AssociationsManager manager;
        AssociationsHashMap &associations(manager.associations());
        // 生成伪装地址。处理参数 object 地址
        disguised_ptr_t disguised_object = DISGUISE(object);
        // 所有对象的额迭代器
        AssociationsHashMap::iterator i = associations.find(disguised_object);
        if (i != associations.end()) {
            ObjectAssociationMap *refs = i->second;
            // 内部对象的迭代器
            ObjectAssociationMap::iterator j = refs->find(key);
            if (j != refs->end()) {
                // 找到 - 把值和策略读取出来
                ObjcAssociation &entry = j->second;
                value = entry.value();
                policy = entry.policy();
                // OBJC_ASSOCIATION_GETTER_RETAIN - 就会持有一下
                if (policy & OBJC_ASSOCIATION_GETTER_RETAIN) {
                    objc_retain(value);
                }
            }
        }
    }
    if (value && (policy & OBJC_ASSOCIATION_GETTER_AUTORELEASE)) {
        objc_autorelease(value);
    }
    return value;
}

发现流程跟objc_setAssociatedObject反过来而已~

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