iOS原理探索05 -- 类方法&经典面试题分析

类方法的归属问题

我们在iOS原理探索04--类结构的分析中知道类的实例方法和类的属性都存在bits中，我们发现类的类方法和类的成员变量却没有打印，这是为什么呢？下我们先来探索一下类的方法的归属问题。

我们首先猜想一下，类方法不在类里面，按照isa的走位图，会不会在元类里面呢？我们来印证一下这一猜想：
首先我们先创建一个LGPerson类，并且在main.m中调用一下这个方法

//LGPerson.h
@interface LGPerson : NSObject{
    NSString *hobby;
}
@property (nonatomic, copy) NSString *nickName;
@property (nonatomic, strong) NSString *name;
-(void)sayNB;
+(void)say666;
@end

//LGPerson.m
-(void)sayNB{
    NSLog(@"%s",__func__);
}
+ (void)say666{
    NSLog(@"%s",__func__);
}

//main.m

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // insert code here...
        LGPerson *objc2 = [LGPerson alloc];
        [objc2 sayNB];
        [LGPerson say666];
        NSLog(@"Hello, World!  %@",objc2.name );
    }
    return 0;
}

在NSLog处打上断点，然后我们通过lldb来调试一下，下面是调试的步骤以及每一步的结果

我们先使用p/x LGPerson.class打印一下LGPerson.class的地址，输出结果为$0 = 0x0000000100002278 LGPerson;
我们使用x/4gx 0x0000000100002278找到LGPerson的元类，输出结果为0x100002278: 0x0000000100002250 0x0000000100334140
0x100002288: 0x00000001006b04c0 0x0001802c00000003,我们知道第一个打印的地址0x0000000100002250就是类的isa地址 ,这里也是我们要找的元类；
我按照iOS原理探索04--类结构的分析查找类的实例方法流程一样，来探索一下这个元类中是否存在我们想要的[LGPerson say666];方法；
接下来，我们将0x0000000100002250地址平移32得到bits地址，得到0x0000000100002270，使用p (class_data_bits_t*)0x0000000100002270输出一下bits信息；
接着，使用class_data_bits_t中的data()方法，查询一下bits的数据信息；
p $7.methods()后，我们获取list信息，并打印list，我们发现list中存在我们要找的say666方法；

(method_list_t) $11 = {
  entsize_list_tt<method_t, method_list_t, 3> = {
    entsizeAndFlags = 26
    count = 1
    first = {
      name = "say666"
      types = 0x0000000100000f7c "v16@0:8"
      imp = 0x0000000100000cb0 (KCObjc`+[LGPerson say666])
    }
  }
}

总结：证明我们的猜想是对的，类方法存在元类中！

分析类的成员变量

首次我们要知道实例变量和成员变量的区别：
- 实例变量（即成员变量中的对象变量就是实例变量）：以实例对象实例化来的，是一种特殊的成员变量；
- NSString 是常量类型，因为不能添加属性，如果定义在类中的{}中，是成员变量；
- 成员变量中除去基本数据类型、NSString，其他都是实例变量（即可以添加属性的成员变量），实例变量主要是判断是不是对象；

使用lldb分析一下类的成员变量存储在什么地方???

下面是获取类的成员变量存储位置的具体操作步骤

lldb探索类成员变量的流程图

总结：类的成员变量存储在类的ivars中!

【属性、成员变量、实例变量的区别】

属性(property)：在OC中是通过@property开头定义，且是带下划线成员变量 +setter+ getter方法的变量；
成员变量(ivar)：在OC的类中{}中定义的，且没有下划线的变量；
实例变量：通过当前对象类型，具备实例化的变量，是一种特殊的成员变量，例如NSObject、UILabel、UIButton等；

【面试坑点：`iskindOfClass & isMemberOfClass` 】

给出下面一段代码，写出运行后的打印结果

使用 iskindOfClass & isMemberOfClass 类方法

//-----使用 iskindOfClass & isMemberOfClass 类方法
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);

输出结果：
re1 :1
原因： +（void）isKindOfClass该方法是用NSObject类，获取类的元类（根源类）不相等，但是根源类的父类还是NSObject与NSObject进行比较，两者相等；
re2 :0
原因： +（void）isMemberOfClass该方法是用NSObject类获取类的元类与NSObject进行比较，两者不相等；
re3 :0
原因： +（void）isKindOfClass该方法是用LGPerson类获取的是LGPerson元类与LGPerson进行比较，两者不相等；
re4 :0
原因： +（void）isMemberOfClass该方法是用LGPerson类获取的是LGPerson元类与LGPerson 进行比较，两者不相等`；

结合源码分析:isKindOfClass的源代码

//类方法
+ (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
    for (Class tcls = self->ISA(); tcls; tcls = tcls->superclass) {
        if (tcls == cls) return YES;
    }
    return NO;
}

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

我们可以进行断点调试，发现isKindOfClass根本没有别调用，于是采用汇编调试看一下到底什么情况，我们发现，isKindOfClass走的是objc_opt_isKindOfClass方法，那么就好办了，我们全局搜索objc_opt_isKindOfClass方法，找到源码,注意这里是一个坑点哦！！！！！。

为什么会走的这个方法而不是isKindOfClass的源码方法呢？
这里主要是在编译时llvm进行了优化处理，下面是流程图

isKindOfClass底层处理流程图

// Calls [obj isKindOfClass]
BOOL
objc_opt_isKindOfClass(id obj, Class otherClass)
{
#if __OBJC2__
    if (slowpath(!obj)) return NO;
    //如果obj 是对象，则isa是类，
    //如果obj是类，则isa是元类
    Class cls = obj->getIsa();
    if (fastpath(!cls->hasCustomCore())) {
        for (Class tcls = cls; tcls; tcls = tcls->superclass) {
        // 如果obj 是对象，则在类的继承链进行对比，
        // 如果obj是类，则在元类的isa中进行对比
            if (tcls == otherClass) return YES;
        }
        return NO;
    }
#endif
    return ((BOOL(*)(id, SEL, Class))objc_msgSend)(obj, @selector(isKindOfClass:), otherClass);
}

总结：
+ (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls第一次比较是获取类的元类与传入类对比，再次之后的对比是获取上次结果的父类与传入类进行对比；元类（isa） --> 根元类（父类） --> 根类（父类） --> nil（父类）与传入类的对比。
- (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls第一次是获取对象类与传入类对比，如果不相等，后续对比是继续获取上次类的父类与传入类进行对比；对象的类 --> 父类 --> 根类 --> nil 与传入类的对比。

iskindOfClass & isMemberOfClass 实例方法

//------iskindOfClass & isMemberOfClass 实例方法
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);

输出结果：
re5 :1
原因： -（void）isKindOfClass该方法是用NSObject实例对象的获取实例对象的类与NSObject进行比较，两者相等；
re6 :1
原因： -（void）isMemberOfClass该方法是用NSObject实例对象的类与NSObject类进行比较，两者相等；
re7 :1
原因： -（void）isKindOfClass该方法是用LGPerson实例对象获取对象的类与LGPerson对象的类进行比较，两者相等；
re8 :1
原因： -（void）isMemberOfClass该方法是用LGPerson实例对象的类与LGPerson类进行比较，两者相等；
源代码分析

//类方法
+ (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    return self->ISA() == cls;
}

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

总结：
+ (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls获取类的元类，与传入类对比；
- (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls获取对象的类，与传入类对比。