Runtime常见问题

1、[self class]和[super class]

查看如下代码打印的结果是？

@interface Father : NSObject
@end
@implementation Father
@end
@interface Son : Father
@end
@implementation Son
- (instancetype)init {
    self = [super init];
    if (self) {
        NSLog(@"%@",NSStringFromClass([self class]));
        NSLog(@"%@",NSStringFromClass([super class]));
    }
    return self;
}
@end

通过编译运行，打印的结果

为什么出现这样的结果呢？
首先看下self和super的区别：

• self是类的一个隐藏参数，每个方法的实现的第一个参数都是self
• super并不是隐藏参数，它实际上是一个”编译器标示符”，它负责告诉编译器，当调用方法时，去调用父类的方法，而不是本类中的方法。

在调用[super class]的时候，runtime会去调用objc_msgSendSuper方法，而不是objc_msgSend。

OBJC_EXPORT void objc_msgSendSuper(void /* struct objc_super *super, SEL op, ... */ )
struct objc_super {
    /// Specifies an instance of a class.
    __unsafe_unretained _Nonnull id receiver;
    /// Specifies the particular superclass of the instance to message. 
#if !defined(__cplusplus)  &&  !__OBJC2__
    /* For compatibility with old objc-runtime.h header */
    __unsafe_unretained _Nonnull Class class;
#else
    __unsafe_unretained _Nonnull Class super_class;
#endif
    /* super_class is the first class to search */
};

在objc_msgSendSuper方法中，第一个参数是一个objc_super的结构体，这个结构体里面有两个变量，一个是接收消息的receiver，一个是当前类的父类super_class。
objc_msgSendSuper的工作原理:
从objc_super结构体指向的superClass父类的方法列表开始查找SEL，找到后以objc->receiver去调用父类的这个SEL。注意，最后的调用者是objc->receiver，而不是super_class。
所以objc_msgSendSuper将转化为如下：

// 注意这里是从父类开始msgSend，而不是从本类开始
objc_msgSend(objc_super->receiver, @selector(class))

因为objc_super->receiver = self,所以两个打印的结果都是Son了。

2、isKindOfClass 与 isMemberOfClass

如下代码，将输出什么？Father类使用问题1中的类

BOOL q1 = [[NSObject class] isKindOfClass:[NSObject class]];
BOOL q2 = [[NSObject class] isMemberOfClass:[NSObject class]];
BOOL q3 = [[Father class] isKindOfClass:[Father class]];
BOOL q4 = [[Father class] isMemberOfClass:[Father class]];
NSLog(@"q1=%d,q2=%d,q3=%d,q4=%d",q1,q2,q3,q4);

打印输出结果是

原因是什么呢？
首先从源码进行分析

+ (Class)class {
    return self;
}
- (Class)class {
    return object_getClass(self);
}
+ (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    return self->ISA() == cls;
}
- (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    return [self class] == cls;
}
+ (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
    for (Class tcls = self->ISA(); tcls; tcls = tcls->getSuperclass()) {
        if (tcls == cls) return YES;
    }
    return NO;
}
- (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
    for (Class tcls = [self class]; tcls; tcls = tcls->getSuperclass()) {
        if (tcls == cls) return YES;
    }
    return NO;
}

object_getClass的源码如下

Class object_getClass(id obj)
{
    if (obj) return obj->getIsa();
    else return Nil;
}

从以上代码中可以看出isKindOfClass方法，会先去获得object_getClass的类，而object_getClass的源码实现是去调用当前类的obj->getIsa()，最后在Isa方法中获得meta class的指针。接着在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[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q1=1(YES)。

同理，[Father class]执行完之后调用isKindOfClass，

• 第一次for循环，Father的Meta Class与[Sark class]不等，
• 第二次for循环，Father Meta Class的super class 指向的是 NSObject Meta Class， 和 Father Class不相等。
• 第三次for循环，NSObject Meta Class的super class指向的是NSObject Class，和 Father Class 不相等。
• 第四次循环，NSObject Class 的super class 指向 nil， 和 Father Class不相等。
• 第四次循环之后，退出循环，所以第三行的q3=0（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。
q2的isa 指向 NSObject 的 Meta Class，所以和 NSObject Class不相等。
q4的isa指向Father的Meta Class，和Father Class也不等，
所以q2=0(NO),q4=0(NO)。

如果是类的示例对象调用isKindOfClass是相等的。

Father *f = [Father new];
BOOL q5 = [f isKindOfClass:[Father class]];

输出结果q5=1（YES）

3.Class与内存地址

如下代码会发生什么？Compile Error/Runtime Crash/ NSLog..?

@interface Father : NSObject
@property(nonatomic, copy) NSString *name;
- (void)speak;
@end
@implementation Father
- (void)speak {
    NSLog(@"my name's %@",self.name);
}
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view.
    // 第三题
    id cls = [Father class];
    void *obj = &cls;
    [(__bridge id)obj speak];
}

运行结果：

这个问题考察的的主要是两个点？

1、程序是否正常运行，obj能调用speak吗？ 2、程序正常运行，那输出打印是什么？

回到这个问题，首先需要知道，在Objective-C中存在类对象和实例对象，通过查看底层源码objc_object和objc_class实质都是对象看待。所以代码能正常运行。
其次，对于输出的结果，需要联系Objctive-C中方法的隐含参数self和_cmd，参数在栈空间的内存存储位有关系。

obj已经满足了构成一个objc对象的全部要求（首地址指向ClassObject），遂能够正常走消息机制；
由于这个人造的对象在栈上，而取self.name的操作本质上是self指针在内存向高位地址偏移（64位下一个指针是8字节），按viewDidLoad执行时各个变量入栈顺序从高到底为（self, _cmd, self.class, self, obj）（前两个是方法隐含入参，随后两个为super调用的两个压栈参数），遂栈低地址的obj+8取到了self。

以下做深入的探讨：
将ViewController中的self,_cmd,cls,obj的地址进行打印出来是

NSLog(@"VC=%@,地址=%p",self,&self);
id cls = [Father class];
NSLog(@"cls=%@,地址=%p",cls,&cls);
void *obj = &cls;
NSLog(@"*obj=%@,地址=%p",obj,&obj);
[(__bridge id)obj speak];

VC=,地址=0x7ffee13d2208 cls=Father,地址=0x7ffee13d21e8 *obj=,地址=0x7ffee13d21e0

4.方法调用[NSObject foo]

如下源码将会发生什么？Compile Error/Runtime Crash/ NSLog..?

@interface NSObject (Sark)
+ (void)foo;
@end
@implementation NSObject (Sark)
- (void)foo {
    NSLog(@"IMP: -[NSObject (Sark) foo]");
}
@end
@interface ViewController ()
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    [NSObject foo];
    [[NSObject new] foo];
}
@end

这段代码能直接运行并打印结果：

如果以分类文件的方式定义NSObject (Sark)，则[[NSObject new] foob];将会报错

No visible @interface for ‘NSObject’ declares the selector ‘foo’

那么在同一个文件下，为什么会出现这样的问题呢？
首先将这两句代码转换成C++代码

// [NSObject foob];
((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("NSObject"), sel_registerName("foo"));
// [[NSObject new] foob];
((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)((NSObject *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("NSObject"), sel_registerName("new")), sel_registerName("foo"));

继续查看方法调用sel_registerName函数

SEL sel_registerName(const char *name) {
    return __sel_registerName(name, 1, 1);     // YES lock, YES copy
}
static SEL __sel_registerName(const char *name, bool shouldLock, bool copy) 
{
    SEL result = 0;
    if (shouldLock) selLock.assertUnlocked();
    else selLock.assertLocked();
    if (!name) return (SEL)0;
    result = _objc_search_builtins(name);
    if (result) return result;
    conditional_mutex_locker_t lock(selLock, shouldLock);
    if (_objc_selectors) {
        result = __objc_sel_set_get(_objc_selectors, (SEL)name);
    }
    if (result) return result;
    // No match. Insert.
    if (!_objc_selectors) {
        _objc_selectors = __objc_sel_set_create(SelrefCount);
    }
    if (!result) {
        result = (SEL)(copy ? strdup(name) : name);
        __objc_sel_set_add(_objc_selectors, result);
#if defined(DUMP_UNKNOWN_SELECTORS)
        printf("\t\"%s\",\n", name);
#endif
    }
    return result;
}

clang之后,识别两个方法都是通过sel_registerName("foo")返回的SEL指针。类方法和实例方法只是存储的位置不一样，一个是在class中，一个是在mateclass中。NSObject的mateclass是他自己本身，所以他能找到foo的方法实现，所以就能正常打印。
如果修改成下面的代码：

@interface Father : NSObject
@end
@implementation Father
@end
@interface Father (Sark)
+ (void)foo;
@end
@implementation Father (Sark)
- (void)foo {
    NSLog(@"IMP: -[Father (Sark) foo]");
}
@end

调用方法代码：

[Father foo];
[[Father new] foo];

这里编译能通过，但是运行的时候[Father foo];将运行报错。这是因为Father的mateclass是NSObject mateclass，在这些类中都没找到foo方法，所以run报错。
所以这种情况只会在**NSObject**才会出现,在其他类如果有这种情况,必定会产生崩溃。

5、分类的底层本质

Category 分类底层实现

6、怎么获取某个类的所有继承者？

怎么获取某个类的所有子类/父类？
1、如果是获取父类的情况，只需要循环遍历获取get_superClass（）；

7、怎么给一个小白用户去解释objective-C中runtime？

A：runtime是xxx

8、Runloop是如何进入休眠的，如何从休眠唤醒的？

9、如何理解RunLoop本质是一个循环？

10、Source0与Source1的有什么区别和使用场景？