面试题
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讲一下 OC 的消息机制
- OC中的方法调用其实都是转成了objc_msgSend函数的调用，给receiver（方法调用者）发送了一条消息（selector方法名）
- objc_msgSend底层有3大阶段：消息发送（当前类、父类中查找）、动态方法解析、消息转发
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消息转发机制流程
- ~
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什么是Runtime？平时项目中有用过么？
- OC是一门动态性比较强的编程语言，允许很多操作推迟到程序运行时再进行
- OC的动态性就是由Runtime来支撑和实现的，Runtime是一套C语言的API，封装了很多动态性相关的函数
- 平时编写的OC代码，底层都是转换成了Runtime API进行调用
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具体应用
- 利用关联对象（AssociatedObject）给分类添加属性
- 遍历类的所有成员变量（修改textfield的占位文字颜色、字典转模型、自动归档解档）
- 交换方法实现（交换系统的方法）
- 利用消息转发机制解决方法找不到的异常问题
- ......
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打印结果分别是什么？
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以下代码能不能执行成功？如果可以，打印结果是什么？
Runtime
- Objective-C是一门动态性比较强的编程语言，跟C、C++等语言有着很大的不同
- Objective-C的动态性是由Runtime API来支撑的
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Runtime API提供的接口基本都是C语言的，源码由C\C++\汇编语言编写
isa详解
- 要想学习Runtime，首先要了解它底层的一些常用数据结构，比如isa指针
- 在arm64架构之前，isa就是一个普通的指针，存储着Class、Meta-Class对象的内存地址
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从arm64架构开始，对isa进行了优化，变成了一个共用体（union）结构，还使用位域来存储更多的信息
isa详解 – 位域
- nonpointer
- 0，代表普通的指针，存储着Class、Meta-Class对象的内存地址
- 1，代表优化过，使用位域存储更多的信息
- has_assoc
- 是否有设置过关联对象，如果没有，释放时会更快
- has_cxx_dtor
- 是否有C++的析构函数（.cxx_destruct），如果没有，释放时会更快
- shiftcls
- 存储着Class、Meta-Class对象的内存地址信息
- magic
- 用于在调试时分辨对象是否未完成初始化
- weakly_referenced
- 是否有被弱引用指向过，如果没有，释放时会更快
- deallocating
- 对象是否正在释放
- extra_rc
- 里面存储的值是引用计数器减1
- has_sidetable_rc
- 引用计数器是否过大无法存储在isa中
- 如果为1，那么引用计数会存储在一个叫SideTable的类的属性中
Class的结构
class_rw_t
class_rw_t里面的methods、properties、protocols是二维数组，是可读可写的，包含了类的初始内容、分类的内容
method_t
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method_t是对方法\函数的封装
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IMP代表函数的具体实现
- SEL代表方法\函数名，一般叫做选择器，底层结构跟char *类似
- 可以通过@selector()和sel_registerName()获得
- 可以通过sel_getName()和NSStringFromSelector()转成字符串
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不同类中相同名字的方法，所对应的方法选择器是相同的
- types包含了函数返回值、参数编码的字符串
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Type Encoding
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iOS中提供了一个叫做@encode的指令，可以将具体的类型表示成字符串编码
方法缓存
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Class内部结构中有个方法缓存（cache_t），用散列表（哈希表）来缓存曾经调用过的方法，可以提高方法的查找速度
- 缓存查找
objc-cache.mm-
bucket_t * cache_t::find(cache_key_t k, id receiver)
objc_msgSend
objc_msgSend执行流程
- OC中的方法调用，其实都是转换为objc_msgSend函数的调用
- objc_msgSend的执行流程可以分为3大阶段
- 消息发送
- 动态方法解析
- 消息转发
objc_msgSend执行流程 – 源码跟读
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objc-msg-arm64.s
- ENTRY _objc_msgSend
- b.le LNilOrTagged
- CacheLookup NORMAL
- .macro CacheLookup
- .macro CheckMiss
- STATIC_ENTRY __objc_msgSend_uncached
- .macro MethodTableLookup
- __class_lookupMethodAndLoadCache3
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objc-runtime-new.mm
- _class_lookupMethodAndLoadCache3
- lookUpImpOrForward
- getMethodNoSuper_nolock、search_method_list、log_and_fill_cache
- cache_getImp、log_and_fill_cache、getMethodNoSuper_nolock、log_and_fill_cache
- _class_resolveInstanceMethod
- _objc_msgForward_impcache
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objc-msg-arm64.s
- STATIC_ENTRY __objc_msgForward_impcache
- ENTRY __objc_msgForward
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Core Foundation
- forwarding（不开源）
objc_msgSend执行流程01-消息发送
- 如果是从class_rw_t中查找方法
- 已经排序的，二分查找
- 没有排序的，遍历查找
- receiver通过isa指针找到receiverClass
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receiverClass通过superclass指针找到superClass
objc_msgSend执行流程02-动态方法解析
- 开发者可以实现以下方法，来动态添加方法实现
+resolveInstanceMethod:+resolveClassMethod:
- 动态解析过后，会重新走“消息发送”的流程
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“从receiverClass的cache中查找方法”这一步开始执行
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动态添加方法
objc_msgSend的执行流程03-消息转发
- 开发者可以在forwardInvocation:方法中自定义任何逻辑
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以下方法都有对象方法、类方法2个版本（前面可以是加号+，也可以是减号-）
生成NSMethodSignature
super
super的本质
- super调用，底层会转换为objc_msgSendSuper2函数的调用，接收2个参数
- struct objc_super2
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SEL
- receiver是消息接收者
- current_class是receiver的Class对象
LLVM的中间代码（IR）
- Objective-C在变为机器代码之前，会被LLVM编译器转换为中间代码（Intermediate Representation）
- 可以使用以下命令行指令生成中间代码
clang -emit-llvm -S main.m
语法简介
- @ - 全局变量
- % - 局部变量
- alloca - 在当前执行的函数的堆栈帧中分配内存，当该函数返回到其调用者时，将自动释放内存
- i32 - 32位4字节的整数
- align - 对齐
- load - 读出，store 写入
- icmp - 两个整数值比较，返回布尔值
- br - 选择分支，根据条件来转向label，不根据条件跳转的话类似 goto
- label - 代码标签
- call - 调用函数
- 具体可以参考官方文档：https://llvm.org/docs/LangRef.html
Runtime的应用01 – 查看私有成员变量
- 设置UITextField占位文字的颜色
Runtime的应用02 – 替换方法实现
- class_replaceMethod
- method_exchangeImplementations
Runtime API01 – 类
- 动态创建一个类（参数：父类，类名，额外的内存空间）
Class objc_allocateClassPair(Class superclass, const char *name, size_t extraBytes) - 注册一个类（要在类注册之前添加成员变量）
void objc_registerClassPair(Class cls) - 销毁一个类
void objc_disposeClassPair(Class cls) - 获取isa指向的Class
Class object_getClass(id obj) - 设置isa指向的Class
Class object_setClass(id obj, Class cls) - 判断一个OC对象是否为Class
BOOL object_isClass(id obj) - 判断一个Class是否为元类
BOOL class_isMetaClass(Class cls) - 获取父类
Class class_getSuperclass(Class cls)
Runtime API02 – 成员变量
- 获取一个实例变量信息
Ivar class_getInstanceVariable(Class cls, const char *name) - 拷贝实例变量列表（最后需要调用free释放）
Ivar *class_copyIvarList(Class cls, unsigned int *outCount) - 设置和获取成员变量的值
void object_setIvar(id obj, Ivar ivar, id value)
id object_getIvar(id obj, Ivar ivar) - 动态添加成员变量（已经注册的类是不能动态添加成员变量的）
BOOL class_addIvar(Class cls, const char * name, size_t size, uint8_t alignment, const char * types) - 获取成员变量的相关信息
const char *ivar_getName(Ivar v)
const char *ivar_getTypeEncoding(Ivar v)
Runtime API03 – 属性
- 获取一个属性
objc_property_t class_getProperty(Class cls, const char *name) - 拷贝属性列表（最后需要调用free释放）
objc_property_t *class_copyPropertyList(Class cls, unsigned int *outCount) - 动态添加属性
BOOL class_addProperty(Class cls, const char *name, const objc_property_attribute_t *attributes, unsigned int attributeCount) - 动态替换属性
void class_replaceProperty(Class cls, const char *name, const objc_property_attribute_t *attributes, unsigned int attributeCount) - 获取属性的一些信息
const char *property_getName(objc_property_t property)
const char *property_getAttributes(objc_property_t property)
Runtime API04 – 方法
- 获得一个实例方法、类方法
Method class_getInstanceMethod(Class cls, SEL name)
Method class_getClassMethod(Class cls, SEL name) - 方法实现相关操作
IMP class_getMethodImplementation(Class cls, SEL name)
IMP method_setImplementation(Method m, IMP imp)
void method_exchangeImplementations(Method m1, Method m2) - 拷贝方法列表（最后需要调用free释放）
Method *class_copyMethodList(Class cls, unsigned int *outCount) - 动态添加方法
BOOL class_addMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types) - 动态替换方法
IMP class_replaceMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types) - 获取方法的相关信息（带有copy的需要调用free去释放）
SEL method_getName(Method m)
IMP method_getImplementation(Method m)
const char *method_getTypeEncoding(Method m)
unsigned int method_getNumberOfArguments(Method m)
char *method_copyReturnType(Method m)
char *method_copyArgumentType(Method m, unsigned int index)
Runtime API04 – 方法
- 选择器相关
const char *sel_getName(SEL sel)
SEL sel_registerName(const char *str) - 用block作为方法实现
IMP imp_implementationWithBlock(id block)
id imp_getBlock(IMP anImp)
BOOL imp_removeBlock(IMP anImp)
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