iOS底层原理 05 : isa经典面试题

前面两篇文章分别记录了自己学习 Runtime 的一些知识点以及常见的一些应用。之前立下 flag 说准备写三篇关于 Runtime 的文章，于是就有了这篇文章。

题目一：下面的代码输出什么？

@implementation Son : Father
- (id)init {
    self = [super init];
    if (self) {
        NSLog(@"%@", NSStringFromClass([self class]));
        NSLog(@"%@", NSStringFromClass([super class]));
    }
    return self;
}

结果： Son / Son

分析：

对于上面的答案，第一个的结果应该是我们的预期结果，但是第二个结果却让我们很费解了。

那我们利用前面文章讲过的知识点来分析一下整个的流程。

因为，Son 及 Father 都没有实现 -(Class)calss 方法，所以这里所有的调用最终都会找到基类 NSObject 中，并且在其中找到 -(Class)calss 方法。那我们需要了解的就是在 NSObject 中这个方法的实现了。

在 NSObject.mm 中可以找到 -(Class)class 的实现：

- (Class)class {
    return object_getClass(self);
}

在 objc_class.mm 中找到 object_getClass 的实现：

Class object_getClass(id obj)
{
    if (obj) return obj->getIsa();
    else return Nil;
}

ps：上面的方法定义可以去可编译调试的objc4源码中下载源码哦。

可以看到，最终这个方法返回的是，调用这个方法的 objc 的 isa 指针。那我们只需要知道在题干中的代码里面最终是谁在调用 -(Class)class 方法就可以找到答案了。

接下来，我们利用 clang -rewrite-objc 命令，将题干的代码转化为如下代码：

NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_8k_cgm28r0d0bz94xnnrr606rf40000gn_T_Car_3f2069_mi_0, NSStringFromClass(((Class (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)self, sel_registerName("class"))));
NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_8k_cgm28r0d0bz94xnnrr606rf40000gn_T_Car_3f2069_mi_1, NSStringFromClass(((Class (*)(__rw_objc_super *, SEL))(void *)objc_msgSendSuper)((__rw_objc_super){(id)self, (id)class_getSuperclass(objc_getClass("Car"))}, sel_registerName("class"))));

从上方可以得出，调用 Father class 的时候，本质是在调用

objc_msgSendSuper(struct objc_super *super, SEL op, ...)

struct objc_super 的定义如下：

struct objc_super {
    /// Specifies an instance of a class.
    __unsafe_unretained _Nonnull id receiver;

    /// Specifies the particular superclass of the instance to message. 
#if !defined(__cplusplus)  &&  !__OBJC2__
    /* For compatibility with old objc-runtime.h header */
    __unsafe_unretained _Nonnull Class class;
#else
    __unsafe_unretained _Nonnull Class super_class;
#endif
    /* super_class is the first class to search */
};

从定义可以得知：当利用 super 调用方法时，只要编译器看到super这个标志，就会让当前对象去调用父类方法，本质还是当前对象在调用，是去父类找实现，super 仅仅是一个编译指示器。但是消息的接收者 receiver 依然是self。最终在 NSObject 获取 isa 指针的时候，获取到的依旧是 self 的 isa，所以，我们得到的结果是：Son。

扩展一下： 看看下方的代码会输出什么？

@interface Father : NSObject
@end

@implementation Father

- (Class)class {
    return [Father class];
}

@end

---

@interface Son : Father
@end

@implementation Son

- (id)init {
    self = [super init];
    if (self) {
        NSLog(@"%@", NSStringFromClass([self class]));
        NSLog(@"%@", NSStringFromClass([super class]));
    }
    return self;
}

@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    Son *foo = [[Son alloc]init];
    return 0;
}

---输出：---
Father
Father

更多的面试题和答案：https://github.com/iOSputao/iOS-

题目二：以下的代码会输出什么结果？

@interface Sark : NSObject
@end
@implementation Sark
@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // insert code here...

        NSLog(@"%@", [NSObject class]);
        NSLog(@"%@", [Sark class]);

        BOOL res1 = [(id)[NSObject class] isKindOfClass:[NSObject class]];
        BOOL res2 = [(id)[NSObject class] isMemberOfClass:[NSObject class]];
        BOOL res3 = [(id)[Sark class] isKindOfClass:[Sark class]];
        BOOL res4 = [(id)[Sark class] isMemberOfClass:[Sark class]];
        NSLog(@"%d--%d--%d--%d", res1, res2, res3, res4);
    }
    return 0;
}

结果： 1--0--0--0

分析：

首先，我们先去查看一下题干中两个方法的源码：

- (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;
}

可以得知：

isKindOfClass 的执行过程是拿到自己的 isa 指针和自己比较，若不等则继续取 isa 指针所指的 super class 进行比较。如此循环。
2. isMemberOfClass 是拿到自己的 isa 指针和自己比较，是否相等。

NSObject class 执行完之后调用 isKindOfClass，第一次判断先判断 NSObject 和 NSObject 的 meta class 是否相等，之前讲到 meta class 的时候放了一张很详细的图，从图上我们也可以看出，NSObject 的 meta class 与本身不等。接着第二次循环判断 NSObject 与meta class 的 superclass 是否相等。还是从那张图上面我们可以看到：Root class(meta) 的 superclass 就是 Root class(class)，也就是 NSObject 本身。所以第二次循环相等，于是第一行 res1 输出应该为YES。
isa 指向 NSObject 的 Meta Class，所以和 NSObject Class不相等。
Sark class 执行完之后调用 isKindOfClass，第一次 for 循环，Sark 的 Meta Class 与 Sark class 不等，第二次 for 循环，Sark Meta Class 的 super class 指向的是 NSObject Meta Class，和 Sark Class 不相等。第三次 for 循环，NSObject Meta Class 的 super class 指向的是 NSObject Class，和 Sark Class 不相等。第四次循环，NSObject Class 的super class 指向 nil，和 Sark Class 不相等。第四次循环之后，退出循环，所以第三行的 res3 输出为 NO。
isa 指向 Sark 的 Meta Class，和 Sark Class 也不等。