iOS中isa面试相关知识解析

isa走位图

前言

之前我们学习了类的相关知识和isa走位，为了加深印象，接下来我们通过两个例子来复习一下，这两个例子也是一下大厂可能出现的面试题

一、isKindOfClass和isMemberOfClass

void testISATachnology(){
    BOOL re1 = [(id)[NSObject class] isKindOfClass:[NSObject class]];
    BOOL re2 = [(id)[NSObject class] isMemberOfClass:[NSObject class]];
    BOOL re3 = [(id)[WJPerson class] isKindOfClass:[WJPerson class]];
    BOOL re4 = [(id)[WJPerson class] isMemberOfClass:[WJPerson 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)[WJPerson alloc] isKindOfClass:[WJPerson class]];
    BOOL re8 = [(id)[WJPerson alloc] isMemberOfClass:[WJPerson class]];
    NSLog(@" re5 :%hhd\n re6 :%hhd\n re7 :%hhd\n re8 :%hhd\n",re5,re6,re7,re8);
}

大家知道上面这段代码打印的结果是什么吗？
我们先来分析下题目，从上面代码中可以看到前4行代码调用的都是类方法，后4行都是对象方法。
我们先来分析一下+ (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls类方法，我们看下苹果的源码实现

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

从上述代码中可以看出先找到本身的元类所以tcls为当前类的元类，然后用tcls与tcls的父类对比，如果一样则返回YES。
我们先来分析下res1的结果

tcls为NSObject的元类也就是根元类，cls为NSObject也就是根类
得出结论tcls != cls，继续往下走，tcls为根元类的父类也就是根类,此时tcls == cls，返回为YES。

我们再来分析下res3的结果

tcls为WJPerson的元类，cls为WJPerson类
得出结论tcls != cls，继续往下走，tcls为WJPerson元类的父类，也就是根元类。
得出结论tcls != cls，继续往下走，tcls为根元类的父类也就是根类。
得出结论tcls != cls，继续往下走，tcls为根类的父类为nil。
得出结论tcls != cls，此时跳出循环，返回NO。

通过上面的分析我们可以得出结论：如果指定类是当前类的元类的父类则返回YES，否则返回NO。

我们再来分析一下- (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls对象方法，我们看下苹果的源码实现

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

从上述代码中可以得出结论：如果当前对象的类是指定类或其子类则返回YES，否则返回NO。

从题目中得知re5、re7中都是当前对象的类==指定类所以都返回为YES。
接下来我们分析一下+ (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls这个类方法

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

从上述代码中可以得出结论：如果指定类是当前类的元类，则返回YES，否则返回NO。

从题目中得知re2、re4中都是指定类==当前类，所以都返回为NO。
最后我们分析一下- (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls这个对象方法

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

从上述代码中可以得出结论：如果当前对象的类是指定类则返回YES，否则返回NO。

从题目中得知re6、re8中都是当前对象的类==指定类，所以都返回为YES。
虽有我们可以推导出打印结果为 1 0 0 0 1 1 1 1。
我们看下实际打印结果

2020-09-15 14:59:39.598314+0800 KCObjc[2299:91882]  re1 :1
 re2 :0
 re3 :0
 re4 :0
2020-09-15 14:59:39.601873+0800 KCObjc[2299:91882]  re5 :1
 re6 :1
 re7 :1
 re8 :1

总结

+ (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls：如果cls是当前类的元类的父类则返回YES，否则返回NO。
- (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls：如果当前对象的类是cls或其子类则返回YES，否则返回NO。
+ (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls：如果cls是当前类的元类，则返回YES，否则返回NO。
- (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls：如果当前对象的类是cls则返回YES，否则返回NO。

二、类的方法查找

@interface WJPerson : NSObject

- (void)sayHello;

+ (void)sayGoodbye;

@end

@implementation WJPerson

- (void)sayHello{
    NSLog(@"%s",__func__);
}

+ (void)sayGoodbye{
    NSLog(@"%s",__func__);
}

@end

我们先在类中定义一个对象方法，一个类方法。然后判断下面几段代码的打印结果。

一：class_getInstanceMethod探索

void instanceMethod_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(sayGoodbye));
    Method method4 = class_getInstanceMethod(metaClass, @selector(sayGoodbye));
    
    NSLog(@"%s - %d-%d-%d-%d",__func__,method1!=nil,method2!=nil,method3!=nil,method4!=nil);
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        
        WJPerson *person = [WJPerson alloc];
        Class pClass     = object_getClass(person);
        instanceMethod_classToMetaclass(pClass);
    }
    return 0;
}

我们先看下class_getInstanceMethod的源码实现

/***********************************************************************
* class_getInstanceMethod.  Return the instance method for the
* specified class and selector.
**********************************************************************/
Method class_getInstanceMethod(Class cls, SEL sel)
{
    if (!cls  ||  !sel) return nil;

    // This deliberately avoids +initialize because it historically did so.

    // This implementation is a bit weird because it's the only place that 
    // wants a Method instead of an IMP.

#warning fixme build and search caches
        
    // Search method lists, try method resolver, etc.
    lookUpImpOrForward(nil, sel, cls, LOOKUP_RESOLVER);

#warning fixme build and search caches

    return _class_getMethod(cls, sel);
}

由方法的注释可以知道class_getInstanceMethod的作用是获取指定类和指定sel的实例方法。
这里pClass是WJPerson类，meteClass是WJPerson的元类。
通过iOS底层之类结构分析这篇文章我们得知类中存放的是类的实例方法，元类中存放的是类的类方法，注：类的类方法也可以叫做元类的实例方法。所以我们可以得出结论method1和method4不为空，其它为空，所以推导出打印结果为 1 0 0 1。
看下实际打印结果

instanceMethod_classToMetaclass - 1-0-0-1

二、class_getClassMethod探索

void classMethod_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(sayGoodbye));
    //
    Method method4 = class_getClassMethod(metaClass, @selector(sayGoodbye));
    
    NSLog(@"%s - %d-%d-%d-%d",__func__,method1!=nil,method2!=nil,method3!=nil,method4!=nil);
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        
        WJPerson *person = [WJPerson alloc];
        Class pClass     = object_getClass(person);
        classMethod_classToMetaclass(pClass);
    }
    return 0;
}

我们先看下class_getClassMethod的源码实现

/***********************************************************************
* class_getClassMethod.  Return the class method for the specified
* class and selector.
**********************************************************************/
Method class_getClassMethod(Class cls, SEL sel)
{
    if (!cls  ||  !sel) return nil;
    /**
     * // NOT identical to this->ISA when this is a metaclass
     * Class getMeta() {
     *     if (isMetaClass()) return (Class)this;
     *     else return this->ISA();
     * }
     * 通过查看getMeta()实现发现，如果当前cls为元类则返回自身
     */
    return class_getInstanceMethod(cls->getMeta(), sel);
}

由方法的注释可以知道class_getClassMethod的作用是获取指定类和指定sel的类方法。但是进一步观察发现实际上是获取指定类的元类和指定sel的实例方法.
这里pClass是WJPerson类，meteClass是WJPerson的元类。

method1是获取WJPerson的元类的sayHello方法，而sayHello为是WJPerson类的实例方法，所以获取不到，method1为nil，同理method2也为nil。
method3是获取WJPerson的元类的sayGoodbye方法，sayGoodbye是WJPerson的元类的实例方法，所以method3不为nil，同理method4也不为nil。
所以我们可以得出结论method3和method4不为空，其它为空，所以推导出打印结果为 0 0 1 1。
看下实际打印结果

classMethod_classToMetaclass - 0-0-1-1

三、class_getMethodImplementation探索

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

    IMP imp1 = class_getMethodImplementation(pClass, @selector(sayHello));
    IMP imp2 = class_getMethodImplementation(metaClass, @selector(sayHello));

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

    NSLog(@"%s - %d-%d-%d-%d",__func__,imp1!=nil,imp2!=nil,imp3!=nil,imp4!=nil);
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        
        WJPerson *person = [WJPerson alloc];
        Class pClass     = object_getClass(person);
        iMP_classToMetaclass(pClass);
    }
    return 0;
}

我们先看下class_getMethodImplementation的源码实现

/** 
 * Returns the function pointer that would be called if a 
 * particular message were sent to an instance of a class.
 * 
 * @param cls The class you want to inspect.
 * @param name A selector.
 * 
 * @return The function pointer that would be called if \c [object name] were called
 *  with an instance of the class, or \c NULL if \e cls is \c Nil.
 *
 * @note \c class_getMethodImplementation may be faster than \c method_getImplementation(class_getInstanceMethod(cls, name)).
 * @note The function pointer returned may be a function internal to the runtime instead of
 *  an actual method implementation. For example, if instances of the class do not respond to
 *  the selector, the function pointer returned will be part of the runtime's message forwarding machinery.
 */
IMP class_getMethodImplementation(Class cls, SEL sel)
{
    IMP imp;

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

    // 查找方法的实现
    imp = lookUpImpOrNil(nil, sel, cls, LOOKUP_INITIALIZE | LOOKUP_RESOLVER);

    // Translate forwarding function to C-callable external version
    // 如果没有找到则进入消息转发流程
    if (!imp) {
        return _objc_msgForward;
    }

    return imp;
}

由方法的注释可以知道class_getMethodImplementation的作用是获取指定类的指定方法实现。
这里pClass是WJPerson类，meteClass是WJPerson的元类。

imp1是获取WJPerson的类的sayHello方法实现，sayHello为是WJPerson类的实例方法，且已经进行了实现，所以可以获取到，imp1为-[WJPerson sayHello]。
imp2是获取WJPerson的元类的sayHello方法实现，而sayHello为是WJPerson类的实例方法，虽然进行了实现，但并不能在WJPerson的元类中查找到实现，这是会进入消息转发流程，返回的是libobjc.A.dylib _objc_msgForward。
imp3是获取WJPerson类的sayGoodbye方法，sayGoodbye是WJPerson的元类的实例方法，虽然进行了实现，但并不能在WJPerson的类中查找到实现，此时会进入消息转发流程，返回的是libobjc.A.dylib _objc_msgForward。
imp1是获取WJPerson的元类的sayGoodbye方法实现，sayGoodbye为是WJPerson的元类的实例方法，且已经进行了实现，所以可以获取到，imp4为+[WJPerson sayGoodbye]。
所以我们可以得出结论imp1到imp4都不为空，所以推导出打印结果为 1 1 1 1。
看下实际打印结果

iMP_classToMetaclass - 1-1-1-1