前言
最近在群里看到有人發(fā)的一道面試題,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];
}
</pre>
問題:上述代碼運(yùn)行起來會: Complieerror?|Runtimecrash?|NSLog?
最終問題就是這段代碼的運(yùn)行結(jié)果奸披。
過程
第一眼看這個問題污茵,我直接就想說,這個東西啊钧忽,肯定是編譯報錯了毯炮、要不就是崩潰啊
所以我就跟著寫了些代碼,結(jié)果發(fā)現(xiàn):
WTF? 怎么能運(yùn)行耸黑,而且結(jié)果竟然還是
相信當(dāng)你看到這個結(jié)果的時候會和我一樣吃驚桃煎,不和邏輯啊,怎么竟然能執(zhí)行成功并且還打印出來當(dāng)前controller了大刊,不符合常理啊为迈。
解析
對于計算機(jī)而言,不存在什么魔法缺菌,如果一段代碼能運(yùn)行必然存在它的原理葫辐。
我們需要做的就是分析為什么能成功。
- 為什么調(diào)用不崩潰 我們需要了解伴郁,
cls
的意思耿战。
cls
在C語言里,就是一個指針焊傅,這個指針的內(nèi)容指向Spark類
當(dāng)我們通過 void*obj=&cls;
這個語句執(zhí)行后剂陡,獲取的就是一個指向這個指針 cls
的指針
事實(shí)上在這一步操作實(shí)現(xiàn)后,obj 這個指針就已經(jīng)具有Object-c對象的功能了狐胎,為什么呢鸭栖?接下來我們可以看看runtime實(shí)現(xiàn)原理了,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;
}
</pre>
引自: iOS Runtime詳解-簡書
可以看到 objc_object
這個對象的首字段是isa 指向一個Class
也就是說握巢,我們?nèi)绻幸粋€指向Class的地址的指針晕鹊,相當(dāng)于這個對象就已經(jīng)可以使用了,只是像他的成員變量等等的一系列值都還沒有被初始化暴浦。
所以接下來用 (__bridge id)obj
溅话,調(diào)用是不會產(chǎn)生問題的
- 為什么能打印出ViewController對象?
這個問題就是由兩個小部分組成的
1. name 這個屬性是什么時候賦的值?
2. ViewController 這個對象是什么時候被傳入的?
</pre>
首先我們需要先了解一下歌焦,一個類對象的數(shù)據(jù)是如何存儲的公荧。
這里我就按照上文一樣引用很多的論證了,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
</pre>
接下來調(diào)用 printPrinter
,打印一下對象指針地址:
可以發(fā)現(xiàn)同规,指針偏移量成員變量和指針首地址差8個字節(jié)循狰,每個成員變量與上一個成員變量偏移量也是8個字節(jié)窟社。
完成到這一步,我們?nèi)匀粵]有發(fā)現(xiàn)上述兩個問題是應(yīng)該怎么解釋绪钥。但是我們知道了灿里,一個Object-C 對象的指針,和它的成員變量的指針肯定是連續(xù)的程腹。這就為接下來我們的分析提供了一些思路匣吊。
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];
</pre>
為啥要增加這行代碼呢寸潦,這步是經(jīng)過深(瞎)思(J)熟(B)慮(試)色鸳,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,但這部分存儲地址见转,我們是不知曉的命雀,它的實(shí)現(xiàn)是被系統(tǒng)隱藏的。而我們的代碼又沒有明顯的設(shè)置相關(guān)代碼斩箫,那么必然是由這些條件實(shí)現(xiàn)的吏砂。所以當(dāng)我們增加了這一行代碼后,不出意外的乘客,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 上述的值狐血,這一切都和猜想的差不多
于是一個基本設(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,同時所有地址都能訪問到對應(yīng)的值易核。我們通過棧的默認(rèn)行為生成了一個Spark對象!
為了驗(yàn)證匈织,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);
</pre>
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,而且正好和對象結(jié)構(gòu)體定義的一模一樣牡直。所以這也正好能說明我們上述的打印結(jié)果 Mynameis:11111
為什么會發(fā)生报亩。
注:這個存在的原因是因?yàn)楹瘮?shù)內(nèi)部變量采用的小端模式,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井氢,所以我們打印 cls
地址會比 str
要小。
由此岳链,第一個小問題就解決了花竞,答案是因?yàn)槲覀冊谏啥褩?shù)的時候,拼湊出了Spark對象的地址數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)格式掸哑,和真正的對象地址數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一樣约急,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。
接下來到下一個問題了ViewController 是什么時候傳入的?
在這一步里我們只能把目光向 cls
對象生成前執(zhí)行的操作來看苗分, [superviewDidLoad];
我們只執(zhí)行了這一步操作厌蔽,那必然是這個操作產(chǎn)生的結(jié)果。為了驗(yàn)證摔癣,我們可以更改一下調(diào)用順序
id cls = [Cls class];
[super viewDidLoad];
</pre>
當(dāng)我們進(jìn)行這部操作后奴饮,會發(fā)現(xiàn)纬向,執(zhí)行speak方法時崩潰了,錯誤是 EXC_BAC_ACCESS
戴卜,說明是我們引用野指針了逾条。
由此也可以證實(shí), [superviewDidLoad];
肯定做了一些騷操作投剥,將ViewController的 self
壓入了棧區(qū)师脂。
接下來我們就需要探究究竟做了什么操作,我們可以用如下的命令行代碼將ViewController.m重寫成c++代碼江锨,然后觀看發(fā)生了什么吃警。
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)原本這個方法里面會傳入兩個參數(shù)一個是 self
,一個是 _cmd
,當(dāng)我們調(diào)用 [superviewDidLoad]
時啄育,執(zhí)行的方法中傳入了參數(shù) self
酌心,由此將 self
做為一個值壓入了棧中,但是 _cmd
這個參數(shù)并未被使用灸撰,因此谒府,沒有被壓入棧中。
至此浮毯,這個問題已經(jīng)被解釋出來了完疫。
答案
所有NSObject對象的首地址都是指向這個對象的所屬類。這個條件是充要條件债蓝。反過來說壳鹤,如果一個地址指向某個類,我們就可以把這個地址當(dāng)成對象去用饰迹。所以編譯是會通過的芳誓,也不會報 unrecognized selector
的錯誤。
打印結(jié)果會是ViewController對象的原因是因?yàn)?cls
在棧上的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)符合了它作為真實(shí)的類時候的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)啊鸭, cls.name
原本地址正好是棧上ViewController對象地址锹淌,因此NSLog能打印出 <ViewController>
思索
這類問題,考察的東西很深赠制,并且結(jié)合了很多知識點(diǎn)赂摆。但是當(dāng)我們拿到面試題并且能進(jìn)行思索的時候一定要好好的考慮,我對這道題的想法钟些,也是在不斷的試驗(yàn)中逐漸的完善烟号,并且嘗試了很多。其實(shí)找面試題為什么是這個答案的過程和政恍,找代碼找bug的流程都是類似的汪拥,都是排除變量,逐步探索篙耗,最終將探索過程和概念結(jié)合迫筑。