iOS runtime(3)-super原理和面试题

1. super

super关键字iOS开发都应该熟悉,但是对于super的原理大家可能不是很了解,而且在面试的过程中经常会问关于super的问题,下面我们就对super的部分进行详细讲解.
我们来看一个面试题,通过面试题我们了解一下super,下边的代码的打印结果是什么?

#import "Student.h"

@implementation Student
- (instancetype)init {
    if (self = [super init]) {
        NSLog(@"[self class] = %@", [self class]); // Student
        NSLog(@"[self superclass] = %@", [self superclass]); // Person
        
        NSLog(@"--------------------------------");
        
        // objc_msgSendSuper({self, [Merson class]}, @selector(class));
        NSLog(@"[super class] = %@", [super class]); // Student
        NSLog(@"[super superclass] = %@", [super superclass]); // Person
    }
    return self;
}
@end

这道题的NSLog的结果是student,person,student,person.可能大家有疑问,问什么[super class]的打印结果还是student,[super superclass]打印的结果还是person.
其实此题的关键在于super调用的本质,[super message]的底层实现,[super message]调用方法的过程还是object_msgsend的过程,消息接受者仍是子类的对象(本题super调用的receiver仍然是MJStudent对象),super的意思是告诉方法是从哪里开始查找的(本题的两个方法的实现是在NSObject开始).
我们再来看下super的底层代码

struct objc_super {
    __unsafe_unretained _Nonnull id receiver; // 消息接收者
    __unsafe_unretained _Nonnull Class super_class; // 消息接收者的父类
};

上面的题目我们可以大胆猜测一下Class方法和superClass方法在NSObject中的具体实现.

@implementation NSObject
- (Class)class
{
    return object_getClass(self);
}

- (Class)superclass
{
    return class_getSuperclass(object_getClass(self));
}
@end

所以我们可以看出Class和superClass两个方法的接收者都是student,所以NSLog的结果也就显而易见.

补充题目
// 这句代码的方法调用者不管是哪个类（只要是NSObject体系下的），都返回YES.
BOOL res1 = [[NSObject class] isKindOfClass:[NSOject class]];
BOOL res2 = [[NSObject class] isMemberOfClass:[NSOject class]];
BOOL res3 = [[MJPerson class] isKindOfClass:[MJPerson class]];
BOOL res4 = [[MJPerson class] isMemberOfClass:[MJPerson class]];
NSLog("%d %d %d %d",res1,res2,res3,res4);
接上面的demo,NSlog是打印的是什么?
1,0,0,0
-isKindOfClass:判断传入的对象的类对象是否是当前类对象的子类或者相等.
-isMemberOfClass:判断当前传入的类对象是否是当前类对象.
+isKindOfClass:判断传入的类对象的元类对象是否是当前元类对象的子类或者相等.
+isMemberOfClass:判断当前传入的元类对象是否是当前元类对象.

补充题目的底层原理(NSObject底层实现):

@implementation NSObject

- (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    return [self class] == cls;
}

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

+ (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    return object_getClass((id)self) == cls;
}

+ (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
    for (Class tcls = object_getClass((id)self); tcls; tcls = tcls->superclass) {
        if (tcls == cls) return YES;
    }
    return NO;
}
@end

面试题super的加深理解

请说出下面的输出:

@interface Person : NSObject
@property (copy, nonatomic) NSString *name;
- (void)print;
@end

@implementation Person
- (void)print {
    NSLog(@"my name is %@", self.name);
}
@end

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

上体答案是my name is viewcontroller ,为什么输出的self.name变成了viewcontroller了?我们再简化一下,简化后的输出是什么?

//我们把viewDidLoad的代码修改一下
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    NSString *test = @"123";

    id cls = [Person class];
    
    void *obj = &cls;
    
    [(__bridge id)obj print];
}

我们来看简化后的输出是my name is 123,为什么print又变成123了?我们来分析这道题.
首先为什么[(__bridge id)obj print];,print为什么可以打印?

print的分析.png

方法调用的过程是person实例对象有自己的结构,person的第一个元素是isa,第二个元素是name,我们可以运用isa的指针找到person的类对象.我们再来看下本题,id cls = [Person class];,这行代码的意思是cls这个指针指向MJPerson的类对象.void *obj =&cls;obj存储的是cls的地址值,也就是obj的指针存储的是MJPerson的类对象的地址值.可以看出两种的调用方式相似,由于指向的是MJperson的类对象,print方法也是去MJperson中的方法列表中去寻找,所以print的方法就可以实现.

那为什么self.name会变成viewcontroller,123了呢?

viewcontroller的原理.png

self.name中的self是方法调用者也就是obj,self找到_name的意思是找MJPerson中的isa下的name的地址,所以obj查找_name也就是忽略cls的地址下边的一个地址.,所以print出来就是self,而self就是viewcontroller.

123的原理.png

同理可知输出test.所以输出的self.name就是123.
我们来总结一下原理:局部变量在栈空间，栈空间地址分配是由高到底分配，所以先声明的局部变量在更高的地址上.

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