iOS面試 - 方法歸屬&isKindOfClass

iOS開發(fā)底層探究之路

本篇文章將從幾個面試題出發(fā)坞淮，探究方法的歸屬以及isa與Superclass瓮恭。

objc_object 與對象的關系兰吟，objc_object 與 NSObject的關系

所有對象在底層都是以objc_object為模版繼承來的踊兜。
所有對象都是繼承自NSObject(根類)犹撒，而在底層中NSObject 是一個objc_object（C/C++）結構體跋选。
所以結論：objc_object與對象之間是繼承關系锁孟。

屬性裸卫、成員變量仿贬、實例變量

屬性：帶下劃線的成員變量 + setter + getter，以@property 開頭定義的變量
成員變量：定義在類.h文件的{}中的墓贿，不帶下劃線的變量
實例變量：特殊的成員變量茧泪，經過實例化的成員變量對象，例如UIButton聋袋、UILabel等
成員變量中除去基本數(shù)據類型及{}中定義的NSString類型變量队伟，剩下的都是實例化后的實例變量，實例變量可理解為是擁有屬性的對象幽勒。

方法的歸屬分析

下面通過一個例子來探究實例方法及類方法的歸屬問題：

#import <Foundation/Foundation.h>
@interface LGPerson : NSObject
- (void)sayHello;
+ (void)sayHappy;
@end
#import "LGPerson.h"
@implementation LGPerson
- (void)sayHello{
    NSLog(@"LGPerson say : Hello!!!");
}
+ (void)sayHappy{
    NSLog(@"LGPerson say : Happy!!!");
}
@end

定義繼承于NSObject的LGPerson類嗜侮，并添加一個實例方法sayHello，一個類方法sayHappy啥容，下面通過幾個打印情況來分析：

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // insert code here...
        // 0x0000000100000000
        // LGTeacher *teacher = [LGTeacher alloc];

        LGPerson *person = [LGPerson alloc];
        Class pClass     = object_getClass(person);
        lgObjc_copyMethodList(pClass);

        lgInstanceMethod_classToMetaclass(pClass);
        lgClassMethod_classToMetaclass(pClass);
        lgIMP_classToMetaclass(pClass);
        NSLog(@"Hello, World!");
    }
    return 0;
}

方法從上而下的定義如下面：

#ifdef DEBUG
#define LGLog(format, ...) printf("%s\n", [[NSString stringWithFormat:format, ## __VA_ARGS__] UTF8String]);
#else
#define LGLog(format, ...);
#endif

void lgObjc_copyMethodList(Class pClass){
    unsigned int count = 0;
    Method *methods = class_copyMethodList(pClass, &count);
    for (unsigned int i=0; i < count; i++) {
        Method const method = methods[i];
        //獲取方法名
        NSString *key = NSStringFromSelector(method_getName(method));
        
        LGLog(@"Method, name: %@", key);
    }
    free(methods);
}

void lgInstanceMethod_classToMetaclass(Class pClass){
    
    const char *className = class_getName(pClass);
    Class metaClass = objc_getMetaClass(className);
    
    Method method1 = class_getInstanceMethod(pClass, @selector(sayHello));
    Method method2 = class_getInstanceMethod(metaClass, @selector(sayHello));

    Method method3 = class_getInstanceMethod(pClass, @selector(sayHappy));
    Method method4 = class_getInstanceMethod(metaClass, @selector(sayHappy));
    
    LGLog(@"%s - %p-%p-%p-%p",__func__,method1,method2,method3,method4);
}

void lgClassMethod_classToMetaclass(Class pClass){
    
    const char *className = class_getName(pClass);
    Class metaClass = objc_getMetaClass(className);
    
    Method method1 = class_getClassMethod(pClass, @selector(sayHello));
    Method method2 = class_getClassMethod(metaClass, @selector(sayHello));

    Method method3 = class_getClassMethod(pClass, @selector(sayHappy));
    // 元類 為什么有 sayHappy 類方法 0 1
    //
    Method method4 = class_getClassMethod(metaClass, @selector(sayHappy));
    
    LGLog(@"%s-%p-%p-%p-%p",__func__,method1,method2,method3,method4);
}

void lgIMP_classToMetaclass(Class pClass){
    
    const char *className = class_getName(pClass);
    Class metaClass = objc_getMetaClass(className);

    // - (void)sayHello;
    // + (void)sayHappy;
    IMP imp1 = class_getMethodImplementation(pClass, @selector(sayHello));
    IMP imp2 = class_getMethodImplementation(metaClass, @selector(sayHello));

    IMP imp3 = class_getMethodImplementation(pClass, @selector(sayHappy));
    IMP imp4 = class_getMethodImplementation(metaClass, @selector(sayHappy));

    NSLog(@"%p-%p-%p-%p",imp1,imp2,imp3,imp4);
    NSLog(@"%s",__func__);
}

下面我們先給出打印結果棘钞，然后逐個分析：

方法歸屬結果打印

lgObjc_copyMethodList

object_getClass 獲取當前實例對象person的類對象。
此方法參數(shù)為Class類型的pClass,一個類對象干毅，class_copyMethodList 獲取當前類對象中的方法列表宜猜，遍歷此類對象所有的實例方法，根據打印情況只打印sayHello實例方法硝逢，可以驗證類對象里面存放實例方法姨拥，類方法不存放在類對象中绅喉。

lgInstanceMethod_classToMetaclass

方法中的metaClass為當前方法參數(shù)類對象pClass的元類，由objc_getMetaClass 根據類獲取到元類叫乌，class_getInstanceMethod 獲取實例方法的源碼分析后可知柴罐，在傳入類及傳入類的父類一級一級找下去直到找到返回，沒找到返回null憨奸，下面分別分析幾個打印情況：

method1:0x1000031b0

因為sayHello是實例方法革屠，當前pClass剛好也是存放sayHello的LGPerson 類，所以能找到方法并打印

method2:0x0

因為metaClass為元類排宰，元類（LGPerson）--->根元類（NSObject）--->NSObject--->nil,發(fā)現(xiàn)找不到當前的sayHello方法似芝，說明返回null，打印為0x0

method3:0x0

當前需要找方法sayHappy板甘，類（LGPerson）--->根類（NSObject）--->nil,沒找到sayHappy方法党瓮，所以返回null，打印0x0

method4:0x100003148

尋找類方法sayHappy盐类，metaClass為當前類的元類寞奸，類方法存在類的元類中，所以此時在metaClass 中就找到sayHppy方法在跳，即可返回并打印0x100003148

lgClassMethod_classToMetaclass

跟上面一樣枪萄，方法參數(shù)pClass類對象，metaClass為當前類的元類猫妙，class_getClassMethod 獲取類方法源代碼如下：

Method class_getClassMethod(Class cls, SEL sel)
{
    if (!cls  ||  !sel) return nil;

    return class_getInstanceMethod(cls->getMeta(), sel);
}
Class getMeta() {
        if (isMetaClass()) return (Class)this;
        else return this->ISA();
    }

class_getClassMethod 源碼可見瓷翻，獲取類的類方法就是去獲取當前類的元類的實例方法，getMeta()就是返回當前類的元類（如果getMeta()方法當前調用者為元類時吐咳，直接返回自己，不是的話就返回當前調用者的元類）元践，下面分別分析打印情況：

method1:0x0

sayhello實例方法韭脊，class_getClassMethod當前傳入為類，不是元類单旁，拿到元類沪羔，然后class_getInstanceMethod 方法尋找，元類 ---> 根元類--->NSObject ---> nil,沒找到sayHello象浑，返回null蔫饰，打印0x0

method2:0x0

class_getClassMethod當前傳入為metaClass元類，直接進行class_getInstanceMethod 方法查找當前元類--->根元類---> NSObject--->nil,沒找到實例方法sayHello方法愉豺，所以返回null,打印0x0

method3:0x100003148

當前查找方法為類方法sayHappy篓吁，在pClass類中尋找，所以class_getClassMethod 中要拿到元類蚪拦，然后進行查找杖剪，發(fā)現(xiàn)在元類中找到類方法sayHappy冻押，所以能打印方法地址0x100003148

method4: 0x100003148

class_getClassMethod 傳入即為類的元類，所以直接進行class_getInstanceMethod 方法查找盛嘿，在當前元類找到了sayHappy類方法洛巢，所以返回找到的方法

lgIMP_classToMetaclass

class_getMethodImplementation 返回方法的具體實現(xiàn):

IMP class_getMethodImplementation(Class cls, SEL sel)
{
    IMP imp;

    if (!cls  ||  !sel) return nil;

    imp = lookUpImpOrNil(nil, sel, cls, LOOKUP_INITIALIZE | LOOKUP_RESOLVER);

    // Translate forwarding function to C-callable external version
    if (!imp) {
        return _objc_msgForward;
    }

    return imp;
}

如果在當前類對象里沒找到對應的方法實現(xiàn)，就會觸發(fā)底層的消息轉發(fā)次兆，所以打印結果是四個都有值稿茉，而不是0x0

method1:0x100001d10

sayHello 實例方法，在當前pClass類中能找到當前方法芥炭，所以method1返回的是sayHello方法地址指針

method2:0x7fff6cd17580

在metaClass 元類中尋找實例方法sayHello漓库，是找不到的，所以進行了底層的消息轉發(fā)蚤认，返回的不是sayHello的實現(xiàn)地址

method3:0x7fff6cd17580

sayHappy 類方法米苹，因為類方法是存儲在元類里的，所以在類pClass中找不到sayHappy方法實現(xiàn)地址砰琢，所以觸發(fā)了底層消息轉發(fā)

method4:0x100001d40

在metaClass元類中找到了sayHappy方法實現(xiàn)蘸嘶，所以返回的就是真正的sayHappy實現(xiàn)地址

isKindOfClass & isMemberOfClass

同樣，利用上面的類LGPerson進行下面探究：

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // insert code here...
        BOOL re1 = [(id)[NSObject class] isKindOfClass:[NSObject class]];       //
        BOOL re2 = [(id)[NSObject class] isMemberOfClass:[NSObject class]];     //
        BOOL re3 = [(id)[LGPerson class] isKindOfClass:[LGPerson class]];       //
        BOOL re4 = [(id)[LGPerson class] isMemberOfClass:[LGPerson class]];     //
        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]];       //
        BOOL re6 = [(id)[NSObject alloc] isMemberOfClass:[NSObject class]];     //
        BOOL re7 = [(id)[LGPerson alloc] isKindOfClass:[LGPerson class]];       //
        BOOL re8 = [(id)[LGPerson alloc] isMemberOfClass:[LGPerson class]];     //
        NSLog(@" re5 :%hhd\n re6 :%hhd\n re7 :%hhd\n re8 :%hhd\n",re5,re6,re7,re8);
    }
    return 0;
}

isKind&isMember結果

首先理清一下isKindOfClass 方法及isMemberOfClass 方法：

isKindOfClass方法:

 + (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
// 類 vs 元類
// 根元類 vs NSObject
// NSObject vs NSObject
// LGPerson vs 元類 (根元類) (NSObject)
for (Class tcls = self->ISA(); tcls; tcls = tcls->superclass) {
    if (tcls == cls) return YES;
}
return NO; }

- (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
for (Class tcls = [self class]; tcls; tcls = tcls->superclass) {
    if (tcls == cls) return YES;
}
return NO;
}

源碼所示陪汽，類方法+isKindOfClass 比較線路：元類 ---> 根元類 ---> NSObject ---> nil 與當前cls類比較训唱。實例方法-isKindOfClass比較路線：對象的類 ---> 父類 ---> 根類 ---> nil 與cls比較。

注意（有坑Ｖ吭？鲈觥！）

你以為就是這樣了训挡？當然不是澳骤，isKindOfClass 方法在llvm編譯器在編譯期做了編譯優(yōu)化，isKindOfClass 在底層走的方法是objc_opt_isKindOfClass 澜薄，打開源碼为肮，搜索objc_opt_isKindOfClass 打斷點調試，發(fā)現(xiàn)調用isKindOfClass類方法及實例方法肤京，走的都是這個方法：

// Calls [obj isKindOfClass]
BOOL
objc_opt_isKindOfClass(id obj, Class otherClass)
{
#if __OBJC2__
    if (slowpath(!obj)) return NO;
    Class cls = obj->getIsa();
    if (fastpath(!cls->hasCustomCore())) {
        for (Class tcls = cls; tcls; tcls = tcls->superclass) {
            if (tcls == otherClass) return YES;
        }
        return NO;
    }
#endif
    return ((BOOL(*)(id, SEL, Class))objc_msgSend)(obj, @selector(isKindOfClass:), otherClass);
}

可見颊艳，無論是實例方法還是類方法調用，比較的對象鏈：元類 ---> 根元類 ---> NSObject ---> nil 忘分，也就是說isKindOfClass 就是遵循isa走向的規(guī)則

isMemberOfClass方法：
```
+ (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    return self->ISA() == cls;
}
```
```
 - (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
     return [self class] == cls;
 }
```
類方法+isMemberOfClass 判斷的是當前類是否是元類棋枕，實例方法-isMemberOfClass 判斷是否是當前對象的類。

類方法：re1妒峦、re2重斑、re3、re4
實例方法：re5肯骇、re6绸狐、re7卤恳、re8

re1: 1

首先拿到前者NSObject 的元類（根元類），與后者NSObject類比較寒矿，不相等突琳，找根元類的父類，也就是NSObject類符相，比較結果為相等拆融，所以返回YES,打印1

re2: 0

NSObject 元類與NSObject類當然不相等，所以返回NO

re3: 0

LGPerson 類與 LGPerson 元類不想等啊终，與 LGPerson 根元類不想等镜豹，與 NSObject類不想等,與 nil不想等,所以返回NO

re4: 0

LGPerson 類與LGPerson 元類不相等，返回NO

re5: 1

NSObject實例對象的類NSObject 當然與NSObject 類相等蓝牲，返回YES

re6: 1

NSObject實例對象的類NSObject 當然與NSObject 類相等

re7: 1

LGPerson 實例對象的類LGPerson 與 LGPerson 類相等

re8: 1

LGPerson 實例對象的類LGPerson 與 LGPerson 類相等