关于类的经典面试题

通过之前几篇文章的学习，我们已经对类做了很多的探索了，现在我们看两道面试题，巩固一下。

【面试题】类方法归属分析

我们知道实例方法 存储在类中，类方法存储在元类中，我们下面通过一些方法来验证这个结果.

准备工作
创建ZGPerson对象，分别有一个类方法和实例方法

@interface ZGPerson : NSObject
- (void)sayHello;
+ (void)sayHappy;
@end

@implementation ZGPerson

- (void)sayHello{
    NSLog(@"ZGPerson say : Hello!!!");
}




+ (void)sayHappy{
    NSLog(@"ZGPerson say : Happy!!!");
}

@end

下面我们通过几个方法分析一下方法的归属问题

void objc_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];
        //获取方法名
        NSString *key = NSStringFromSelector(method_getName(method));
        
        NSLog(@"Method, name: %@", key);
    }
    free(methods);
}

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(sayHappy));
    Method method4 = class_getInstanceMethod(metaClass, @selector(sayHappy));
    
    NSLog(@"方法名__func__:%s\n method1地址:%p\n method2地址:%p\n method3地址:%p\n method4地址:%p",__func__,method1,method2,method3,method4);
}

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(sayHappy));
    // 元类 为什么有 sayHappy 类方法 0 1
    //
    Method method4 = class_getClassMethod(metaClass, @selector(sayHappy));
    
    NSLog(@"方法名__func__:%s\n method1地址:%p\n method2地址:%p\n method3地址:%p\n method4地址:%p",__func__,method1,method2,method3,method4);
}

void IMP_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(@"方法名__func__:%s\n imp1:%p\n imp2:%p\n imp3:%p\n imp4:%p",__func__,imp1,imp2,imp3,imp4);
}

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

        ZGPerson *person = [ZGPerson alloc];
        Class pClass     = object_getClass(person);
        objc_copyMethodList(pClass);

        instanceMethod_classToMetaclass(pClass);
        classMethod_classToMetaclass(pClass);
        iMP_classToMetaclass(pClass);
        NSLog(@"Hello, World!");
    }
    return 0;
}

思考一下打印结果分别是什么？

结果如下：

方法归属打印

我们挨个分析一下其中的打印：

objc_copyMethodList分析

我们点进去看一下方法的解释

 * @param cls The class you want to inspect.
 * @param outCount On return, contains the length of the returned array. 
 *  If outCount is NULL, the length is not returned.
 * 
 * @return An array of pointers of type Method describing the instance methods 
 *  implemented by the class—any instance methods implemented by superclasses are not included. 
 *  The array contains *outCount pointers followed by a NULL terminator. You must free the array with free().
 * 
 *  If cls implements no instance methods, or cls is Nil, returns NULL and *outCount is 0.
 * 
 * @note To get the class methods of a class, use \c class_copyMethodList(object_getClass(cls), &count).
 * @note To get the implementations of methods that may be implemented by superclasses, 
 *  use \c class_getInstanceMethod or \c class_getClassMethod.

大意是说：获取类实现的实例方法,如果cls没有实现实例方法，或cls为Nil，则返回NULL， outCount为0。，而且告诉我们如果要获得一个类的类方法，可以使用class_copyMethodList(object_getClass(cls)， &count)

let me try...

将class_copyMethodList(pClass, &count)改为class_copyMethodList(object_getClass(pClass), &count)

打印结果如下：

打印结果

果然打印出了我们的类方法，pClass是ZGPerson类，而object_getClass(pClass)是ZGPerson的元类，这也正验证了我们的结论：实例方法 存储在类中，类方法存储在元类

instanceMethod_classToMetaclass分析

 * @param cls The class you want to inspect.
 * @param name The selector of the method you want to retrieve.
 * 
 * @return The method that corresponds to the implementation of the selector specified by 
 *  \e name for the class specified by \e cls, or \c NULL if the specified class or its 
 *  superclasses do not contain an instance method with the specified selector.
 *
 * @note This function searches superclasses for implementations, whereas \c class_copyMethodList does not.

大意是这个方法主要是获取类的实例方法，如果指定的类或其父类不包含带有指定选择器的实例方法，则为NULL

instanceMethod_classToMetaclass打印

打印结果也证明了：实例方法 存储在类中不在元类中，类方法存储在元类，不在本类中

0x0表示无地址，即不存在此方法
有地址存在则存在此方法

classMethod_classToMetaclass分析

 * @param cls A pointer to a class definition. Pass the class that contains the method you want to retrieve.
 * @param name A pointer of type \c SEL. Pass the selector of the method you want to retrieve.
 * 
 * @return A pointer to the \c Method data structure that corresponds to the implementation of the 
 *  selector specified by aSelector for the class specified by aClass, or NULL if the specified 
 *  class or its superclasses do not contain an instance method with the specified selector.
 *
 * @note Note that this function searches superclasses for implementations, 
 *  whereas \c class_copyMethodList does not.

大意是该方法主要是用于获取类方法，如果在传入的类或者类的父类中没有找到指定的类方法，则返回NULL

打印结果中类和元类中都没有发现的sayHellod实例方法，而却都发现了sayHappy类方法,这是为什么呢？

我们进入的class_getClassMethod源码看一下

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

    return class_getInstanceMethod(cls->getMeta(), sel);
}

// NOT identical to this->ISA when this is a metaclass
Class getMeta() {
    if (isMetaClass()) return (Class)this;
     else return this->ISA();
 }

class_getClassMethod的实现是获取类的类方法，其本质就是获取元类的实例方法，最终还是会走到class_getInstanceMethod，但是在这里需要注意的一点是：在getMeta源码中，如果判断出cls是元类，那么就不会再继续往下递归查找，会直接返回this，其目的是为了防止元类的无限递归查找

method3和method4都打印了地址，是因为如果找不到都会递归到元类，而元类中有sayHappy的实现地址。

IMP_classToMetaclass分析

 * @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.

大意是说：该函数在向类实例发送消息时会被调用，并返回一个指向方法实现函数的指针。这个函数会比method_getImplementation(class_getInstanceMethod(cls, name))更快。返回的函数指针可能是一个指向runtime内部的函数，而不一定是方法的实际实现。如果类实例无法响应selector，则返回的函数指针将是运行时消息转发机制的一部分,即进行转发。

源码验证：

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

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

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

    //如果没有找到，则进行消息转发
    if (!imp) {
        return _objc_msgForward;
    }

    return imp;
}

打印结果分析：method1和method4分别是类中找到了sayHello实例方法的实现和元类中找到了sayHappy类方法的实现，故打印的是imp函数指针的地址，而method2和method3则是没有找到方法的实现，所以进行了消息转发.

总结

class_getInstanceMethod：获取实例方法，如果指定的类或其父类不包含带有指定选择器的实例方法，则为NULL
class_getClassMethod：获取类方法，如果指定的类或其父类不包含具有指定选择器的类方法，则为NULL。
class_getMethodImplementation：获取方法的具体实现，如果未查找到，则进行消息转发

【面试题】iskindOfClass & isMemberOfClass 的理解

请思考以下内容的打印结果：

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)[ZGPerson class] isKindOfClass:[ZGPerson class]];       //
        BOOL re4 = [(id)[ZGPerson class] isMemberOfClass:[ZGPerson class]];     //
        NSLog(@" \n 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)[ZGPerson alloc] isKindOfClass:[ZGPerson class]];       //
        BOOL re8 = [(id)[ZGPerson alloc] isMemberOfClass:[ZGPerson class]];     //
        NSLog(@" \n re5 :%hhd\n re6 :%hhd\n re7 :%hhd\n re8 :%hhd\n",re5,re6,re7,re8);
    }
    
    return 0;
}

打印结果如下：

打印结果

那么，为什么会出现这样的结果呢？我们只能进入isKindOfClass和isMemberOfClass的实例方法和类方法的源码中寻找答案了。

(+/-)isKindOfClass源码：

//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
+ (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
    // 获取类的元类 vs 传入类
    // 根元类 vs 传入类
    // 根类 vs 传入类
    // 举例：ZGPerson vs 元类 (根元类) (NSObject)
    for (Class tcls = self->ISA(); tcls; tcls = tcls->superclass) {
        if (tcls == cls) return YES;
    }
    return NO;
}
//第一次是获取对象本类 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
- (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {

    // 获取本类 vs 传入的类 
    // 父类 vs 传入的类
    // 根类 vs 传入的类
    // nil vs 传入的类
    for (Class tcls = [self class]; tcls; tcls = tcls->superclass) {
        if (tcls == cls) return YES;
    }
    return NO;
}

注意：在这里发现了一个坑点

设置

如果你的源码配置选的是10.15的话是不会执行上面的代码的(10.14会执行上面的代码)，反而会执行一个叫objc_opt_isKindOfClass的方法。

objc_opt_isKindOfClass源码

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);
}

可以看到这个的代码逻辑基本和isKindOfClass的代码一样，只是做了一些配置和编译器优化的判断，运行结果都是一样的。

(+/-)isMemberOfClass源码：

+ (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    //获取类的元类，与 传入类对比
    return self->ISA() == cls;
}

- (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    //获取对象的本类，与 传入类对比
    return [self class] == cls;
}

总结
isKindOfClass:

类方法：元类 --> 根元类 --> 根类 --> nil与 传入类的对比
实例方法：对象的类 --> 父类 --> 根类 --> nil与 传入类的对比

isMemberOfClass:

类方法： 类的元类 与传入类对比
实例方法：对象的父类 与 传入类 对比

有了结论之后下面对打印结果逐个分析:

对于BOOL re1 = [(id)[NSObject class] isKindOfClass:[NSObject class]];

分析：
①：Class tcls = self->ISA(),NSObject类的isa指向NSObject的根元类，根元类 != NSObject，循环继续
②：tcls = tcls->superclass，根元类的父类是NSObject，此时 NSObject == NSObject ，return YES;

对于BOOL re2 = [(id)[NSObject class] isMemberOfClass:[NSObject class]];

分析：
NSObject类的isa指向NSObject的根元类，根元类 != NSObject，return NO;

对于BOOL re3 = [(id)[ZGPerson class] isKindOfClass:[ZGPerson class]];

分析：
①:ZGPerson类的isa指向ZGPerson的元类，ZGPerson 元类 != ZGPerson，循环继续;
②: 元类ZGPerson的父类即根元类，根元类 != ZGPerson，循环继续;
③: ZGPerson 根元类指向根类NSObject，NSObject != ZGPerson，循环继续;
④:NSObject的父类为nil，nil != ZGPerson，循环结束,return NO;

对于BOOL re4 = [(id)[ZGPerson class] isMemberOfClass:[ZGPerson class]];;

分析：
ZGPerson类isa指向ZGPerson的根元类，ZGPerson根元类 != ZGPerson，return NO;

对于BOOL re5 = [(id)[NSObject alloc] isKindOfClass:[NSObject class]];

分析：
NSObject类本类与NSObject相比，NSObject == NSObject，return YES;

对于BOOL re6 = [(id)[NSObject alloc] isMemberOfClass:[NSObject class]];

分析：
NSObject类本类与NSObject相比，NSObject == NSObject，return YES;

对于BOOL re7 = [(id)[ZGPerson alloc] isKindOfClass:[ZGPerson class]];

分析：
ZGPerson类本类与ZGPerson相比，ZGPerson == ZGPerson，return YES;

对于BOOL re8 = [(id)[ZGPerson alloc] isMemberOfClass:[ZGPerson class]];

分析：
ZGPerson类本类与ZGPerson相比，ZGPerson == ZGPerson，return YES;

以上便是今天的全部内容，如有不对之处，还望指正！

最后编辑于：2020.09.17 15:23:39

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