Category解析

一、objc 对象的 isa 的指针指向什么？有什么作用？

指向他的类对象,从而可以找到对象上的方法

详解：下图很好的描述了对象，类，元类之间的关系:

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<figcaption>图中实线是 super_class 指针，虚线是 isa 指针。</figcaption>

1.Root class (class)其实就是 NSObject，NSObject 是没有超类的，所以 Root class(class)的 superclass

指向 nil。

2.每个 Class 都有一个 isa 指针指向唯一的 Meta class

3.Root class(meta)的 superclass 指向 Root class(class)，也就是 NSObject，形成一个回路。

4.每个 Meta class 的 isa 指针都指向 Root class (meta)。

二、一个 NSObject 对象占用多少内存空间？

受限于内存分配的机制，一个 NSObject 对象都会分配 16byte 的内存空间。

但是实际上在 64 位 下，只使用了 8byte;

在 32 位下，只使用了 4byte

一个 NSObject 实例对象成员变量所占的大小，实际上是 8 字节

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本质是

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获取Obj-C指针所指向的内存的大小，实际上是

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对象在分配内存空间时，会进行内存对齐，所以在iOS中，分配内存空间都是16字节的倍数。

可以通过以下网址：http://openSource.apple.com/tarballs来查看源代码。

三、说一下对class_rw_t的理解？

rw代表可读可写。ObjC类中的属性、方法还有遵循的协议等信息都保存在class_rw_t中：

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四、说一下对class_ro_t的理解？

存储了当前类在编译期就已经确定的属性、方法以及遵循的协议

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五、、说一下对isa指针的理解，对象的isa指针指向哪里？isa指针有哪两种类型？

isa等价于 is kind of

• 实例对象isa指向类对象
• 类对象指isa向元类对象
• 元类对象的isa指向元类的基类

isa有两种类型

• 纯指针，指向内存地址
• NON_POINTER_ISA，除了内存地址，还存有一些其他信息

isa源码分析

在Runtime源码查看sa_t是共用体。简化结构如下：

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六、说一下untime的方法缓存？存储的形式、数据结构以及查找的过程？

cache_t增量扩展的哈希表结构。哈希表内部存储的bucket_t。

bucket_t中存储的是SEL和IMP的键值对。

• 如果是有序方法列表，采用二分查找
• 如果是无序方法列表，直接遍历查找

cache_t结构体

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七、使用 runtime Associate 方法关联的对象，需要在主对象 dealloc 的时候释放么？

无论在 MRC 下还是 ARC 下均不需要，被关联的对象在生命周期内要比对象本身释放的晚很多，它们会在

被 NSObject -dealloc 调用的 object_dispose()方法中释放。

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十、什么时候会报 unrecognized selector 的异常？

objc 在向一个对象发送消息时，runtime 库会根据对象的 isa 指针找到该对象实际所属的类，然后在该类中

的方法列表以及其父类方法列表中寻找方法运行，如果，在最顶层的父类中依然找不到相应的方法时，会

进入消息转发阶段，如果消息三次转发流程仍未实现，则程序在运行时会挂掉并抛出异常 unrecognized

selector sent to XXX 。

十一、如何给 Category 添加属性？关联对象以什么形式进行存储？

查看的是 关联对象 的知识点。

详细的说一下 关联对象。

关联对象 以哈希表的格式，存储在一个全局的单例中。

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十二、能否向编译后得到的类中增加实例变量？能否向运行时创建的类中添加实例变量？

为什么？

不能向编译后得到的类中增加实例变量；

能向运行时创建的类中添加实例变量；

1.因为编译后的类已经注册在 runtime 中,类结构体中的 objc_ivar_list 实例变量的链表和 instance_size

实例变量的内存大小已经确定，同时 runtime 会调用 class_setvarlayout 或 class_setWeaklvarLayout 来

处理 strong weak 引用.所以不能向存在的类中添加实例变量。

2.运行时创建的类是可以添加实例变量，调用 class_addIvar 函数. 但是的在调用 objc_allocateClassPair

之后，objc_registerClassPair 之前,原因同上.

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十四、runtime 如何通过 selector 找到对应的 IMP 地址？

每一个类对象中都一个方法列表,方法列表中记录着方法的名称,方法实现,以及参数类型,其实 selector 本质就是方法名称,通过这个方法名称就可以在方法列表中找到对应的方法实现.、

十五、runtime 如何实现 weak 变量的自动置 nil？知道 SideTable 吗？

runtime 对注册的类会进行布局，对于 weak 修饰的对象会放入一个 hash 表中。 用 weak 指向的对象内 存地址作为 key，当此对象的引用计数为 0 的时候会 dealloc，假如 weak 指向的对象内存地址是 a，那么就 会以 a 为键， 在这个 weak 表中搜索，找到所有以 a 为键的 weak 对象，从而设置为 nil。

更细一点的回答：

1.初始化时：runtime 会调用 objc_initWeak 函数，初始化一个新的 weak 指针指向对象的地址。

2.添加引用时：objc_initWeak 函数会调用 objc_storeWeak() 函数， objc_storeWeak()的作用是更新指针指向，创建对应的弱引用表。

3.释放时,调用 clearDeallocating 函数。clearDeallocating 函数首先根据对象地址获取所有 weak 指针地址的数组，然后遍历这个数组把其中的数据设为 nil，最后把这个 entry 从 weak 表中删除，最后清理对象的记录。

SideTable 结构体是负责管理类的引用计数表和 weak 表，

详解：参考自《Objective-C 高级编程》一书

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3. 释放时,调用 clearDeallocating 函数。clearDeallocating 函数首先根据对象地址获取所有 weak 指针地址的数组，然后遍历这个数组把其中的数据设为 nil，最后把这个 entry 从 weak 表中删除，最后清理对象的记录。

当 weak 引用指向的对象被释放时，又是如何去处理 weak 指针的呢？当释放对象时，其基本流程如下：

1.调用 objc_release

2.因为对象的引用计数为 0，所以执行 dealloc

3.在 dealloc 中，调用了_objc_rootDealloc 函数

4.在_objc_rootDealloc 中，调用了 object_dispose 函数

5.调用 objc_destructInstance

6.最后调用 objc_clear_deallocating

对象被释放时调用的 objc_clear_deallocating 函数:

1.从 weak 表中获取废弃对象的地址为键值的记录

2.将包含在记录中的所有附有 weak 修饰符变量的地址，赋值为 nil3.将 weak 表中该记录删除

4.从引用计数表中删除废弃对象的地址为键值的记录

总结:

其实 Weak 表是一个 hash（哈希）表，Key 是 weak 所指对象的地址，Value 是 weak 指针的地址（这个地址的值是所指对象指针的地址）数组。

十六、objc 中向一个 nil 对象发送消息将会发生什么？

如果向一个 nil 对象发送消息，首先在寻找对象的 isa 指针时就是 0 地址返回了，所以不会出现任何错误。 也不会崩溃。

详解：

如果一个方法返回值是一个对象，那么发送给 nil 的消息将返回 0(nil)；

如果方法返回值为指针类型，其指针大小为小于或者等于 sizeof(void*) ，float，double，long double 或

者 long long 的整型标量，发送给 nil 的消息将返回 0；

如果方法返回值为结构体,发送给 nil 的消息将返回 0。结构体中各个字段的值将都是 0；

如果方法的返回值不是上述提到的几种情况，那么发送给 nil 的消息的返回值将是未定义的。

十七、objc 在向一个对象发送消息时，发生了什么？

objc 在向一个对象发送消息时，runtime 会根据对象的 isa 指针找到该对象实际所属的类，然后在该类中的 方法列表以及其父类方法列表中寻找方法运行，如果一直到根类还没找到，转向拦截调用，走消息转发机制，一旦找到 ，就去执行它的实现 IMP 。

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详解：

在 isKindOfClass 中有一个循环，先判断 class 是否等于 meta class，不等就继续循环判断是否等于 meta class 的 super class，不等再继续取 super class，如此循环下去。

[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。

同理，[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。

isMemberOfClass 的源码实现是拿到自己的 isa 指针和自己比较，是否相等。

第二行 isa 指向 NSObject 的 Meta Class，所以和 NSObject Class 不相等。第四行，isa 指向 Sark 的Meta Class，和 Sark Class 也不等，所以第二行 res2 和第四行 res4 都输出 NO。

十九、Category 在编译过后，是在什么时机与原有的类合并到一起的？

1. 程序启动后，通过编译之后，Runtime 会进行初始化，调用 _objc_init。

2. 然后会 map_images。

3. 接下来调用 map_images_nolock。

4. 再然后就是 read_images，这个方法会读取所有的类的相关信息。

5. 最后是调用 reMethodizeClass:，这个方法是重新方法化的意思。

6. 在 reMethodizeClass: 方法内部会调用 attachCategories: ，这个方法会传入 Class 和 Category ，会将方法列表，协议列表等与原有的类合并。最后加入到 class_rw_t 结构体中。

二十、Category 有哪些用途？

 给系统类添加方法、属性（需要关联对象）。

对某个类大量的方法，可以实现按照不同的名称归类。

二十一、Category 的实现原理？

被添加在了 class_rw_t 的对应结构里。

Category 实际上是 Category_t 的结构体，在运行时，新添加的方法，都被以倒序插入到原有方法列 表的最前面，所以不同的 Category，添加了同一个方法，执行的实际上是最后一个。

拿方法列表举例，实际上是一个二维的数组。

Category 如果翻看源码的话就会知道实际上是一个 _catrgory_t 的结构体。

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例如我们在程序中写了一个 Nsobject+Tools 的分类，那么被编译为 C++ 之后，实际上是：

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二十二、_objc_msgForward 函数是做什么的，直接调用它将会发生什么？

_objc_msgForward 是 IMP 类型，用于消息转发的：当向一个对象发送一条消息，但它并没有实现的时候， _objc_msgForward 会尝试做消息转发。

详解：_objc_msgForward 在进行消息转发的过程中会涉及以下这几个方法：

1. List itemresolveInstanceMethod:方法 (或 resolveClassMethod:)。

2. List itemforwardingTargetForSelector:方法

3. List itemmethodSignatureForSelector:方法

4. List itemforwardInvocation:方法

5. List itemdoesNotRecognizeSelector: 方法