神經(jīng)病院objc runtime入院考試

本文的題目源自2014年11月1日合溺，sunny分享的objc runtime浆洗。

在一次看到這四個題目的時候流炕，我居然很巧妙的避開了所有的正確答案，這讓我對自己的技術水平產(chǎn)生了深深的懷疑铅匹。更讓我感到絕望的是有些題目我居然看參考答案都無法理解Ｑ荷蕖！包斑！時隔多年流礁，當我回過頭來繼續(xù)看這些題目的時候，我發(fā)現(xiàn)我居然能夠理解了罗丰，這種能夠看到自己進步的感覺神帅，真好。由于前三道題目比較簡單萌抵，而且太多的博客講解了找御，在此不做細談，重點來看第四題绍填。

(4) 下面的代碼會霎桅？Compile Error / Runtime Crash / NSLog…?
@interface Sark : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@end
@implementation Sark
- (void)speak {
   NSLog(@"my name's %@", self.name);
}
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
   [super viewDidLoad];
   id cls = [Sark class];
   void *obj = &cls;
   [(__bridge id)obj speak];
}
@end
答案

(4)編譯運行正常，輸出ViewController中的self對象讨永。編譯運行正常滔驶，調(diào)用了-speak方法，由于
id cls = [Sark class];
void *obj = &cls;
obj已經(jīng)滿足了構成一個objc對象的全部要求（首地址指向ClassObject）卿闹，遂能夠正常走消息機制揭糕；
由于這個人造的對象在棧上，而取self.name的操作本質(zhì)上是self指針在內(nèi)存向高位地址偏移（32位下一個指針是4字節(jié)）锻霎，按viewDidLoad執(zhí)行時各個變量入棧順序從高到底為（self, _cmd, self.class, self, obj）（前兩個是方法隱含入?yún)⒅牵S后兩個為super調(diào)用的兩個壓棧參數(shù)），遂棧低地址的obj+4取到了self旋恼。

這道題考察的重點是：

1.什么是一個OC的對象吏口？
2.對象怎么去調(diào)用一個方法？
3.對象怎么去獲取一個屬性的值？

客官锨侯，坐下來喝杯茶，且聽我徐徐道來冬殃。

什么是一個OC的對象?

在OC2.0中囚痴，對象的定義是：


typedef struct objc_class *Class;
typedef struct objc_object *id;

@interface Object { 
    Class isa; 
}

@interface NSObject <NSObject> {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
}

struct objc_object {
private:
    isa_t isa;
}

struct objc_class : objc_object {
    // Class ISA;
    Class superclass;
    cache_t cache;             // formerly cache pointer and vtable
    class_data_bits_t bits;    // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags
}

union isa_t 
{
    isa_t() { }
    isa_t(uintptr_t value) : bits(value) { }
    Class cls;
    uintptr_t bits;
}

可以看到我們所使用的OC對象其實是一個結構體，它里面的第一個變量就是一個指向類地址的isa指針审葬。而且我們的類也是一個對象深滚，他繼承自objc_object。同時它的isa指針指向meta class涣觉。下面看這張經(jīng)典的圖痴荐。

isa指針

圖中虛線表示isa指針，實線表示superclass指針官册。

1.Root class (class)其實就是NSObject生兆，NSObject是沒有超類的，所以Root class(class)的superclass指向nil膝宁。
2.每個Class都有一個isa指針指向自身的Meta class鸦难。
3.Root class(meta)的superclass指向Root class(class)，也就是NSObject员淫，形成一個回路合蔽。
4.每個Meta class的isa指針都指向Root class (meta)。

這個時候再來回歸我們的問題介返，什么是一個OC的對象?

答：一個首地址指向類地址的結構體拴事。

注：如果還想繼續(xù)深入可以參考霜神這片文章

對象怎么去調(diào)用一個方法？

上面我們說到了圣蝎，每個實例對象都有一個isa指針指向類對象刃宵。
為什么要指向類對象呢？因為所有的實例方法列表都存儲在類對象中徘公，類方法存儲在元類中组去。
當我們?nèi)フ{(diào)用一個實例方法時，是通過實例對象的isa找到類步淹，然后再去尋找方法的實現(xiàn)从隆。
網(wǎng)上有很多的文章可供參考，在此不做細談缭裆。

對象怎么去獲取一個屬性的值键闺？

我們已經(jīng)知道了OC的對象其實是一個結構體，且實例對象的方法存儲在類對象中澈驼，類對象和元類對象在全局中只有一份辛燥，所以實例對象的屬性肯定是存儲在實例對象中。

下面我們來證明：
首先：屬性 = Ivar + get +set；

@interface IntClass : NSObject{
    
    @public
    int value1;
}
@end

@implementation IntClass

@end

@interface CharClass : NSObject {
    
    @public
    char value1;
    char value2;
}

@end

我們定義了兩個類IntClass和CharClass挎塌，他們分別有一個int型實例變量value1和兩個char型實例變量value1徘六，value2。
接下來看我的測試代碼：

    CharClass *charObject = [CharClass new];
    charObject->value1 = 1;
    charObject->value2 = 2;
    int value = ((IntClass *)charObject)->value1;

測試代碼1

在這里你可以看到榴都，我把一個CharClass的對象強轉為IntClass的對象并且強制獲取的他value1待锈，沒有奔潰，而且有值為513嘴高。
這個513是不是有點眼熟竿音，剛好等于256*2+1，也就是說他去取值的時候拴驮，剛好把char類型的value2和value1的值當做了一個int類型來讀取春瞬。

這個時候我們再把實例變量換成屬性。

    CharClass *charObject = [CharClass new];
    charObject.value1 = 1;
    charObject.value2 = 2;
    struct object *obj = (__bridge struct object *)charObject;
    obj->isa = [IntClass class];
    int value = ((__bridge IntClass *)obj).value1;

struct object的定義如下：

struct object {

    Class isa;
};

測試代碼2

你會發(fā)現(xiàn)結果和上面一直套啤，但是如果你注釋掉第52行代碼宽气，你會發(fā)現(xiàn)value的值為1。

由此我們可以得出以下結論：
1.實例變量存儲在實例對象（結構體）中潜沦。
2.實例變量的獲取方式為實例對象的地址+offset抹竹。
如圖所示：

示意圖1

因為char類型占一個字節(jié)，而一個int占4個字節(jié)止潮。所以窃判，當我們把isa指向IntClass或者用實例變量來強制訪問IntClass的value1值時，其實是把value1和value2當做了一個整體來讀取喇闸，即*(int *)(charObject+8)袄琳。注：一個指針占8個字節(jié)，Class其實是一個struct objc_class的指針燃乍。

示意圖2

這個時候再回到最開始的問題唆樊，也就是sunny的考試題。

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

很顯然obj滿足了一個OC的基本條件刻蟹，擁有指向類對象的指針逗旁。
但是此時這個類對象有點特殊，因為他沒有指向堆區(qū)舆瘪，而是指向了棧區(qū)片效。堆是從低地址向高地址生長，而棧是從高地址向低地址生長英古。因此obj+8等于向棧底偏移8個單位淀衣。那么這個時候他指向了哪里呢？我們用clang命令重寫看看召调。

示意圖3

我們可以看到viewDidLoad方法中有兩個隱藏參數(shù)：self膨桥，_cmd在棧底蛮浑，然后是super標識符的構成，self只嚣，ViewController類沮稚。
所以此時的棧分布圖如下：

示意圖4

注：引用自霜神博客。

證明圖如下所示：

示意圖5

所以册舞，此時的obj對象的name屬性就是cls的地址再偏移8個字節(jié)蕴掏，也就是剛好是self的地址。所以此時輸出的是self的信息环础。