面試題

這道面試題如下泣侮，問最后print方法能不能調(diào)用成功涂滴？如果能最后打印什么？

@interface Person: NSObject
@property (copy,nonatomic) NSString * name;
-(void)print;
@end
  
@implementation Person
-(void)print{
    NSLog(@"my name is %@",self.name);
}
@end
  
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    id cls = [Person class];
    void * obj = &cls;
    [(__bridge id)obj print];
}
@end

這是一道非常好的面試題躬贡，主要考察了iOS底層的函數(shù)調(diào)用機制以及函數(shù)調(diào)用棧的問題。

解答

pint可以調(diào)用成功

首先我們先看print函數(shù)是否可以調(diào)用成功的問題眼坏，[Person class]返回的是Person的類對象，在底層類對象是一個結(jié)構(gòu)體，結(jié)構(gòu)體里首個變量是isa指針宰译，接下來是superclass指針檐蚜，cache的方法緩存指針以及具體的類信息指針，都指向的是具體結(jié)構(gòu)體沿侈，類對象在底層的結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)大概如下：

struct objc_class {
  Class isa;
  Class superclass;
  cache_t cache;
  class_data_bits bits;
}
struct class_rw_t {
  units32_t flags;
  units32_t version;
  const class_ro_t *ro;
  method_list_t *methods;// 方法列表
  property_list_t *properties;//屬性列表
  const protocol_list_t *protocols;//協(xié)議列表
  Class firstSubclass;
  Class nextSiblingClass;
  char *demangledName;
}
struct class_ro_t {
  unit32_t flags;
  unit32_t instanceStart;
  unit32_t instanceSize;
  #ifdef __LP64__
  unit32_t reserved;
  #endif
  const unit8_t *ivarLayout;
  const char *name;//類名
  method_list_t *baseMethodlist;
  protocol_list_t *baseProtocols;
  const ivar_list_t *ivars;//成員變量列表
  const unit8_t *weakIvarLayout;
  property_list_t *baseProperties;
}

從上面的代碼可以看出來obj存放的是cls的地址闯第，同時cls的地址指向的是Person類對象。根據(jù)Runtime的底層原理缀拭，iOS的函數(shù)調(diào)用在底層是通過objc_msgSend函數(shù)來給函數(shù)調(diào)用者發(fā)送消息咳短，objc_msgSend的執(zhí)行流程有三大階段：

消息發(fā)送
動態(tài)方法解析
消息轉(zhuǎn)發(fā)

這里我們重點看消息發(fā)送階段，下面這張經(jīng)典的圖基本闡述了消息發(fā)送階段：

首先實例通過isa指針找到類對象蛛淋，查看類對象的方法列表里是否存在對應的方法咙好，如果沒有則通過類對象里面的superclass找到其父類的類對象，在父類對象的類對象里繼續(xù)查找褐荷，直至到頂層的NSObject勾效。

那么在回頭看看[(__bridge id)obj print]的調(diào)用，同樣是消息發(fā)送叛甫，首先找到obj的isa指針层宫，從上面的分析可以看出來，obj的前8個字節(jié)存放的應該就是isa指針其监，因為不管是實例對象還是類對象其底層的struct結(jié)構(gòu)體中萌腿，前8個字節(jié)就是isa指針，由于obj存放的是cls的地址抖苦，所以這里的isa其實就是cls的地址毁菱，而這個isa指向的是Person的類對象，所以最后能在Person類對象的方法列表中找到print方法睛约。

最后的打印

既然能調(diào)用方法鼎俘，那么最后打印什么呢？其實最后需要確定的是self->_name這個成員變量的值是什么辩涝。在底層實例對象的成員變量是緊挨著isa指針的贸伐，在isa指針的下面的一段連續(xù)的存儲空間中，所以我們需要弄清楚上面的isa指針緊挨著的8個字節(jié)的存儲空間中到底是什么怔揩？

椬叫希空間

viewDidLoad調(diào)用時會開辟一段棧空間在作為函數(shù)調(diào)用的臨時空間商膊，函數(shù)調(diào)用完畢后就回收此空間伏伐，當然函數(shù)調(diào)用時里面的局部變量也是存在這個棧空間里的晕拆，里面的[super viewDidLoad]會繼續(xù)開辟一段椕牯幔空間，二段棧空間是連續(xù)的吝镣，椀唐鳎空間的回收是先開辟的后回收，這也符合棧數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點末贾，[super viewDidLoad]方法在底層是通過objc_msgSendSuper2來調(diào)用的闸溃，其需要接受二個參數(shù)：

struct objc_super2
SEL

其中objc_super2結(jié)構(gòu)體如下：

struct objc_super2 {
  id receiver;
  Class current_class;
}

receiver是消息接受者，current_class是receiver的Class對象拱撵，由于此結(jié)構(gòu)體要當參數(shù)傳入方法辉川，所以在開辟的棧空間內(nèi)會存放receiver和current_class這二個臨時變量拴测，在這里receiver為self乓旗，current_class為ViewController class脊框。由于椫弁空間是從高地址到地址的，占空間的內(nèi)部大致如下：

最后按照上面尋找成員變量的方式腮郊，跳過isa指針就是成員變量抄谐，由于上面已經(jīng)分析指導isa指針就是cls渺鹦，所以self就是找到的第一個成員變量，由于person只有一個成員變量_name蛹含，所以這里self就等于_name這個成員變量毅厚，最后的打印結(jié)果為：my name is <ViewController: 0x13a110720>。

調(diào)試打印

首先我們打印出obj的地址值浦箱，然后打印后面的連續(xù)4個8字節(jié)的地址吸耿，分別打印地址的內(nèi)容：

這很好的證明了cls后面的8個字節(jié)存儲的是viewController，在往后8個字節(jié)存放的是viewController的類對象酷窥。

思考

如果代碼為下面這種情況打印什么咽安？

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    NSString * str = @"mamba";
    id cls = [Person class];
    void * obj = &cls;
    [(__bridge id)obj print];
    
}

通過上面的分析，str這個字符串局部變量會緊挨著cls的地址蓬推，所以最后輸出是my name is mamba，如果注釋掉

[super viewDidLoad]的調(diào)用沸伏，則會發(fā)生壞內(nèi)存訪問，程序崩潰毅糟。

總結(jié)

本文根據(jù)一個實際的面試題來回復了Runtime中的函數(shù)調(diào)用消息機制以及函數(shù)調(diào)用棧的相關(guān)知識，通過這個面試題能到加深對iOS底層知識的理解姆另。

iOS Runtime經(jīng)典面試題解析