前言
最近在群里看到有人發(fā)的一道面試題究驴，題目如下:
@interface Spark : NSObject
@property(nonatomic,copy) NSString *name;
@end
@implementation Spark
- (void)speak {
NSLog(@"My name is:%@",self.name);
}
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
id cls = [Spark class];
void *obj = &cls;
[(__bridge id)obj speak];
}
問題:上述代碼運(yùn)行起來會:Complie error?|Runtime crash?|NSLog ?
最終問題就是這段代碼的運(yùn)行結(jié)果。
過程
第一眼看這個(gè)問題，我直接就想說张症，這個(gè)東西啊，肯定是編譯報(bào)錯了振诬、要不就是崩潰啊
所以我就跟著寫了些代碼露乏，結(jié)果發(fā)現(xiàn):
WTF? 怎么能運(yùn)行，而且結(jié)果竟然還是
相信當(dāng)你看到這個(gè)結(jié)果的時(shí)候會和我一樣吃驚笛园，不和邏輯啊隘击，怎么竟然能執(zhí)行成功并且還打印出來當(dāng)前controller了侍芝，不符合常理啊。
解析
對于計(jì)算機(jī)而言埋同，不存在什么魔法州叠，如果一段代碼能運(yùn)行必然存在它的原理。
我們需要做的就是分析為什么能成功凶赁。
- 為什么調(diào)用不崩潰
我們需要了解咧栗，cls的意思。
cls在C語言里虱肄，就是一個(gè)指針楼熄，這個(gè)指針的內(nèi)容指向Spark類
當(dāng)我們通過void *obj = &cls;這個(gè)語句執(zhí)行后，獲取的就是一個(gè)指向這個(gè)指針cls的指針
事實(shí)上在這一步操作實(shí)現(xiàn)后浩峡，obj 這個(gè)指針就已經(jīng)具有Object-c對象的功能了，為什么呢错敢？接下來我們可以看看runtime實(shí)現(xiàn)原理了翰灾，這里我只說一點(diǎn)
//對象
struct objc_object {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};
//類
struct objc_class {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !__OBJC2__
Class super_class OBJC2_UNAVAILABLE;
const char *name OBJC2_UNAVAILABLE;
long version OBJC2_UNAVAILABLE;
long info OBJC2_UNAVAILABLE;
long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_ivar_list *ivars OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_method_list **methodLists OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_cache *cache OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_protocol_list *protocols OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
//方法列表
struct objc_method_list {
struct objc_method_list *obsolete OBJC2_UNAVAILABLE;
int method_count OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
int space OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
/* variable length structure */
struct objc_method method_list[1] OBJC2_UNAVAILABLE;
} OBJC2_UNAVAILABLE;
//方法
struct objc_method {
SEL method_name OBJC2_UNAVAILABLE;
char *method_types OBJC2_UNAVAILABLE;
IMP method_imp OBJC2_UNAVAILABLE;
}
引自: iOS Runtime詳解-簡書
可以看到objc_object這個(gè)對象的首字段是isa 指向一個(gè)Class
也就是說，我們?nèi)绻幸粋€(gè)指向Class的地址的指針稚茅，相當(dāng)于這個(gè)對象就已經(jīng)可以使用了纸淮，只是像他的成員變量等等的一系列值都還沒有被初始化。
所以接下來用(__bridge id)obj亚享，調(diào)用是不會產(chǎn)生問題的
- 為什么能打印出ViewController對象?
這個(gè)問題就是由兩個(gè)小部分組成的
1\. name 這個(gè)屬性是什么時(shí)候賦的值?
2\. ViewController 這個(gè)對象是什么時(shí)候被傳入的咽块？
首先我們需要先了解一下，一個(gè)類對象的數(shù)據(jù)是如何存儲的欺税。
這里我就按照上文一樣引用很多的論證了侈沪，我們自己來探究
該上代碼了:
@interface Cls : NSObject
@property(nonatomic,strong) NSString *test;
@property(nonatomic,strong) NSString *test1;
@end
@implementation Cls
- (void)printPrinter {
NSLog(@"self:%p",self);
NSLog(@"self.test:%p",&_test);
NSLog(@"self.test1:%p",&_test1);
}
@end
接下來調(diào)用printPrinter,打印一下對象指針地址:
[圖片上傳失敗...(image-6fd2a-1545188266404)]
可以發(fā)現(xiàn)，指針偏移量成員變量和指針首地址差8個(gè)字節(jié)晚凿，每個(gè)成員變量與上一個(gè)成員變量偏移量也是8個(gè)字節(jié)亭罪。
完成到這一步，我們?nèi)匀粵]有發(fā)現(xiàn)上述兩個(gè)問題是應(yīng)該怎么解釋歼秽。但是我們知道了应役，一個(gè)Object-C 對象的指針，和它的成員變量的指針肯定是連續(xù)的燥筷。這就為接下來我們的分析提供了一些思路箩祥。
下一步，我在原本的題目中增加一行代碼:
[super viewDidLoad];
NSString *str = @"11111";
id cls = [Spark class];
為啥要增加這行代碼呢肆氓，這步是經(jīng)過深(瞎)思(J)熟(B)慮(試)袍祖，主要是考慮到函數(shù)內(nèi)部的參數(shù)生成必然會需要地方存儲，但這部分存儲地址做院，我們是不知曉的盲泛，它的實(shí)現(xiàn)是被系統(tǒng)隱藏的濒持。而我們的代碼又沒有明顯的設(shè)置相關(guān)代碼，那么必然是由這些條件實(shí)現(xiàn)的寺滚。所以當(dāng)我們增加了這一行代碼后柑营，不出意外的，打印結(jié)果變了
2018-11-29 20:49:39.254021+0800 test[1961:92498] My name is:11111
變成了 我們 上述的值村视，這一切都和猜想的差不多
于是一個(gè)基本設(shè)想就出來了:
因?yàn)闂Ｉ系牡刂方Y(jié)構(gòu)和原本類的需求地址結(jié)構(gòu)高度重合了官套，同時(shí)所有地址都能訪問到對應(yīng)的值。我們通過棧的默認(rèn)行為生成了一個(gè)Spark對象!
為了驗(yàn)證蚁孔，我們打印一下cls和str的指針堆棧地址
NSLog(@"cls address:%p str address:%p",&cls,&str);
2018-11-29 21:03:30.490989+0800 test[2129:122769] cls address:0x7ffeebf4fa00 str address:0x7ffeebf4fa08
我們可以看到他們之間相差也正好是8奶赔，而且正好和對象結(jié)構(gòu)體定義的一模一樣。所以這也正好能說明我們上述的打印結(jié)果My name is:11111為什么會發(fā)生杠氢。
注:這個(gè)存在的原因是因?yàn)楹瘮?shù)內(nèi)部變量采用的小端模式站刑，也就是將參數(shù)地址由棧區(qū)從高地址依次向低地址分配，所以我們打印cls地址會比str要小鼻百。
由此绞旅，第一個(gè)小問題就解決了，答案是因?yàn)槲覀冊谏啥褩?shù)的時(shí)候温艇，拼湊出了Spark對象的地址數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)格式因悲，和真正的對象地址數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一樣，所以self.name就是在生成cls的那一刻起內(nèi)存地址就已經(jīng)被賦值了勺爱。
接下來到下一個(gè)問題了ViewController 是什么時(shí)候傳入的?
在這一步里我們只能把目光向cls對象生成前執(zhí)行的操作來看晃琳，[super viewDidLoad];我們只執(zhí)行了這一步操作，那必然是這個(gè)操作產(chǎn)生的結(jié)果琐鲁。為了驗(yàn)證卫旱，我們可以更改一下調(diào)用順序
id cls = [Cls class];
[super viewDidLoad];
當(dāng)我們進(jìn)行這部操作后，會發(fā)現(xiàn)围段，執(zhí)行speak方法時(shí)崩潰了誊涯，錯誤是EXC_BAC_ACCESS，說明是我們引用野指針了蒜撮。
由此也可以證實(shí)暴构，[super viewDidLoad];肯定做了一些騷操作，將ViewController的self壓入了棧區(qū)段磨。
接下來我們就需要探究究竟做了什么操作取逾，我們可以用如下的命令行代碼將ViewController.m重寫成c++代碼，然后觀看發(fā)生了什么苹支。
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc ViewController.m -o ViewController.cpp
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"));
我們可以發(fā)現(xiàn)原本這個(gè)方法里面會傳入兩個(gè)參數(shù)一個(gè)是self,一個(gè)是_cmd砾隅，當(dāng)我們調(diào)用[super viewDidLoad]時(shí)，執(zhí)行的方法中傳入了參數(shù)self债蜜，由此將self做為一個(gè)值壓入了棧中晴埂，但是_cmd這個(gè)參數(shù)并未被使用究反，因此，沒有被壓入棧中儒洛。
至此精耐，這個(gè)問題已經(jīng)被解釋出來了。
答案
所有NSObject對象的首地址都是指向這個(gè)對象的所屬類琅锻。這個(gè)條件是充要條件卦停。反過來說，如果一個(gè)地址指向某個(gè)類恼蓬，我們就可以把這個(gè)地址當(dāng)成對象去用惊完。所以編譯是會通過的，也不會報(bào)unrecognized selector的錯誤处硬。
打印結(jié)果會是ViewController對象的原因是因?yàn)?code>cls在棧上的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)符合了它作為真實(shí)的類時(shí)候的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)小槐，cls.name原本地址正好是棧上ViewController對象地址，因此NSLog能打印出<ViewController >
