前言

最近在群里看到有人發(fā)的一道面試題，題目如下:

@interface Spark : NSObject 

@property(nonatomic,copy) NSString *name; 

@end

@implementation Spark

- (void)speak {
 NSLog(@"My name is:%@",self.name); 
}

@end

@implementation ViewController

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

問(wèn)題:上述代碼運(yùn)行起來(lái)會(huì):Complie error?|Runtime crash?|NSLog ?

最終問(wèn)題就是這段代碼的運(yùn)行結(jié)果。

過(guò)程

第一眼看這個(gè)問(wèn)題，我直接就想說(shuō)，這個(gè)東西啊，肯定是編譯報(bào)錯(cuò)了、要不就是崩潰啊

所以我就跟著寫(xiě)了些代碼，結(jié)果發(fā)現(xiàn):

WTF? 怎么能運(yùn)行，而且結(jié)果竟然還是

相信當(dāng)你看到這個(gè)結(jié)果的時(shí)候會(huì)和我一樣吃驚，不和邏輯啊，怎么竟然能執(zhí)行成功并且還打印出來(lái)當(dāng)前controller了，不符合常理啊。

解析

對(duì)于計(jì)算機(jī)而言，不存在什么魔法，如果一段代碼能運(yùn)行必然存在它的原理。

我們需要做的就是分析為什么能成功。

為什么調(diào)用不崩潰

我們需要了解，cls的意思。

cls在C語(yǔ)言里，就是一個(gè)指針，這個(gè)指針的內(nèi)容指向Spark類

當(dāng)我們通過(guò)void *obj = &cls;這個(gè)語(yǔ)句執(zhí)行后，獲取的就是一個(gè)指向這個(gè)指針cls的指針

事實(shí)上在這一步操作實(shí)現(xiàn)后，obj 這個(gè)指針就已經(jīng)具有Object-c對(duì)象的功能了，為什么呢？接下來(lái)我們可以看看runtime實(shí)現(xiàn)原理了，這里我只說(shuō)一點(diǎn)

//對(duì)象
struct objc_object {
 Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};
//類 
struct objc_class {
 Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !__OBJC2__
 Class super_class     OBJC2_UNAVAILABLE;
 const char *name      OBJC2_UNAVAILABLE;
 long version      OBJC2_UNAVAILABLE;
 long info      OBJC2_UNAVAILABLE;
 long instance_size     OBJC2_UNAVAILABLE;
 struct objc_ivar_list *ivars    OBJC2_UNAVAILABLE;
 struct objc_method_list **methodLists   OBJC2_UNAVAILABLE;
 struct objc_cache *cache     OBJC2_UNAVAILABLE;
 struct objc_protocol_list *protocols   OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
//方法列表
struct objc_method_list {
 struct objc_method_list *obsolete   OBJC2_UNAVAILABLE;
 int method_count      OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
 int space      OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
 /* variable length structure */
 struct objc_method method_list[1]   OBJC2_UNAVAILABLE;
}        OBJC2_UNAVAILABLE;
//方法
struct objc_method {
 SEL method_name      OBJC2_UNAVAILABLE;
 char *method_types     OBJC2_UNAVAILABLE;
 IMP method_imp      OBJC2_UNAVAILABLE;
}

引自: iOS Runtime詳解-簡(jiǎn)書(shū)

上述簡(jiǎn)介中部分是錯(cuò)誤的，因?yàn)檫@個(gè)只是在<objc/runtime.h>中的顯示，但是覺(jué)得直接刪除又顯現(xiàn)不出更改。因而在此專門(mén)寫(xiě)出，我會(huì)在下面給出正確的解釋與數(shù)據(jù)來(lái)源

struct objc_class : objc_object {
 // Class ISA;
 Class superclass;
 cache_t cache;  // formerly cache pointer and vtable
 class_data_bits_t bits;
}

數(shù)據(jù)來(lái)源: 蘋(píng)果obj4開(kāi)源代碼 第1012行 用以替換 上述簡(jiǎn)述引用中的 objc_class

可以看到objc_object這個(gè)對(duì)象的首字段是isa 指向一個(gè)Class

也就是說(shuō)，我們?nèi)绻幸粋€(gè)指向Class的地址的指針，相當(dāng)于這個(gè)對(duì)象就已經(jīng)可以使用了，只是像他的成員變量等等的一系列值都還沒(méi)有被初始化。

所以接下來(lái)用(__bridge id)obj，調(diào)用是不會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題的

為什么能打印出ViewController對(duì)象?

這個(gè)問(wèn)題就是由兩個(gè)小部分組成的

1.  name 這個(gè)屬性是什么時(shí)候賦的值?

2.  ViewController 這個(gè)對(duì)象是什么時(shí)候被傳入的？

首先我們需要先了解一下，一個(gè)類對(duì)象的數(shù)據(jù)是如何存儲(chǔ)的。

這里我就按照上文一樣引用很多的論證了，我們自己來(lái)探究

該上代碼了:

@interface Cls : NSObject 

@property(nonatomic,strong) NSString *test; 

@property(nonatomic,strong) NSString *test1;

@end

@implementation Cls

- (void)printPrinter {
 NSLog(@"self:%p",self);
 NSLog(@"self.test:%p",&_test);
 NSLog(@"self.test1:%p",&_test1);
}

@end

接下來(lái)調(diào)用printPrinter,打印一下對(duì)象指針地址:

可以發(fā)現(xiàn)，指針偏移量成員變量和指針首地址差8個(gè)字節(jié)，每個(gè)成員變量與上一個(gè)成員變量偏移量也是8個(gè)字節(jié)。

完成到這一步，我們?nèi)匀粵](méi)有發(fā)現(xiàn)上述兩個(gè)問(wèn)題是應(yīng)該怎么解釋。但是我們知道了，一個(gè)Object-C 對(duì)象的指針，和它的成員變量的指針肯定是連續(xù)的。這就為接下來(lái)我們的分析提供了一些思路。

下一步，我在原本的題目中增加一行代碼:

[super viewDidLoad];

NSString *str = @"11111";
 
id cls = [Spark class];

為啥要增加這行代碼呢，這步是經(jīng)過(guò)深(瞎)思(J)熟(B)慮(試)，主要是考慮到函數(shù)內(nèi)部的參數(shù)生成必然會(huì)需要地方存儲(chǔ)，但這部分存儲(chǔ)地址，我們是不知曉的，它的實(shí)現(xiàn)是被系統(tǒng)隱藏的。而我們的代碼又沒(méi)有明顯的設(shè)置相關(guān)代碼，那么必然是由這些條件實(shí)現(xiàn)的。所以當(dāng)我們?cè)黾恿诉@一行代碼后，不出意外的，打印結(jié)果變了

2018-11-29 20:49:39.254021+0800 test[1961:92498] My name is:11111

變成了 我們 上述的值，這一切都和猜想的差不多

于是一個(gè)基本設(shè)想就出來(lái)了:

因?yàn)闂Ｉ系牡刂方Y(jié)構(gòu)和原本類的需求地址結(jié)構(gòu)高度重合了，同時(shí)所有地址都能訪問(wèn)到對(duì)應(yīng)的值。我們通過(guò)棧的默認(rèn)行為生成了一個(gè)Spark對(duì)象!

為了驗(yàn)證，我們打印一下cls和str的指針堆棧地址

NSLog(@"cls address:%p str address:%p",&cls,&str);

2018-11-29 21:03:30.490989+0800 test[2129:122769] cls address:0x7ffeebf4fa00 str address:0x7ffeebf4fa08

我們可以看到他們之間相差也正好是8，而且正好和對(duì)象結(jié)構(gòu)體定義的一模一樣。所以這也正好能說(shuō)明我們上述的打印結(jié)果My name is:11111為什么會(huì)發(fā)生。

注:這個(gè)存在的原因是因?yàn)楹瘮?shù)內(nèi)部變量采用的小端模式，也就是將參數(shù)地址由棧區(qū)從高地址依次向低地址分配，所以我們打印cls地址會(huì)比str要小。

由此，第一個(gè)小問(wèn)題就解決了，答案是因?yàn)槲覀冊(cè)谏啥褩?shù)的時(shí)候，拼湊出了Spark對(duì)象的地址數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)格式，和真正的對(duì)象地址數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一樣，所以self.name就是在生成cls的那一刻起內(nèi)存地址就已經(jīng)被賦值了。

接下來(lái)到下一個(gè)問(wèn)題了ViewController 是什么時(shí)候傳入的?

在這一步里我們只能把目光向cls對(duì)象生成前執(zhí)行的操作來(lái)看，[super viewDidLoad];我們只執(zhí)行了這一步操作，那必然是這個(gè)操作產(chǎn)生的結(jié)果。為了驗(yàn)證，我們可以更改一下調(diào)用順序

id cls = [Cls class];
 
[super viewDidLoad];

當(dāng)我們進(jìn)行這部操作后，會(huì)發(fā)現(xiàn)，執(zhí)行speak方法時(shí)崩潰了，錯(cuò)誤是EXC_BAC_ACCESS，說(shuō)明是我們引用野指針了。
由此也可以證實(shí)，[super viewDidLoad];肯定做了一些騷操作，將ViewController的self壓入了棧區(qū)。

接下來(lái)我們就需要探究究竟做了什么操作，我們可以用如下的命令行代碼將ViewController.m重寫(xiě)成c++代碼，然后觀看發(fā)生了什么。

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc ViewController.m -o ViewController.cpp

static void _I_ViewController_viewDidLoad(ViewController * self, SEL _cmd) {
 ((void (*)(__rw_objc_super *, SEL))(void *)objc_msgSendSuper)((__rw_objc_super){(id)self, (id)class_getSuperclass(objc_getClass("ViewController"))}, sel_registerName("viewDidLoad"));

我們可以發(fā)現(xiàn)原本這個(gè)方法里面會(huì)傳入兩個(gè)參數(shù)一個(gè)是self,一個(gè)是_cmd，當(dāng)我們調(diào)用[super viewDidLoad]時(shí)，執(zhí)行的方法中傳入了參數(shù)self，由此將self做為一個(gè)值壓入了棧中，但是_cmd這個(gè)參數(shù)并未被使用，因此，沒(méi)有被壓入棧中。

至此，這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)被解釋出來(lái)了。

答案

所有NSObject對(duì)象的首地址都是指向這個(gè)對(duì)象的所屬類。這個(gè)條件是充要條件。反過(guò)來(lái)說(shuō)，如果一個(gè)地址指向某個(gè)類，我們就可以把這個(gè)地址當(dāng)成對(duì)象去用。所以編譯是會(huì)通過(guò)的，也不會(huì)報(bào)unrecognized selector的錯(cuò)誤。

打印結(jié)果會(huì)是ViewController對(duì)象的原因是因?yàn)閏ls在棧上的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)符合了它作為真實(shí)的類時(shí)候的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，cls.name原本地址正好是棧上ViewController對(duì)象地址，因此NSLog能打印出<ViewController >

思索

這類問(wèn)題，考察的東西很深，并且結(jié)合了很多知識(shí)點(diǎn)。但是當(dāng)我們拿到面試題并且能進(jìn)行思索的時(shí)候一定要好好的考慮，我對(duì)這道題的想法，也是在不斷的試驗(yàn)中逐漸的完善，并且嘗試了很多。其實(shí)找面試題為什么是這個(gè)答案的過(guò)程和，找代碼找bug的流程都是類似的，都是排除變量，逐步探索，最終將探索過(guò)程和概念結(jié)合。

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，如果有疑問(wèn)大家可以留言交流，謝謝大家對(duì)腳本之家的支持。