【面试题】Objective-C 相关

发表于 2016-08-16 分类于编程相关， Objective-C ，面试相关， runtime 阅读次数：本文字数： 6.4k 阅读时长 ≈ 6 分钟

＠property 、＠synthesize 与＠dynamic 的作用

@property: 用于声明成员变量的 getter/setter 方法
@synthesize: 与 @property 配套使用，@synthesize 会自动生成一个_开头的成员变量（若是不指定的话），并实现 @property 声明的 getter/setter 方法。
@dynamic: 不会自动生成成员变量，程序员需自己添加成员变量并实现 getter/setter 方法。

具体细节详见以下代码：

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface JQPerson : NSObject
{
    //  3.1 由于 @dynamic 并不会自动生成成员变量，因此需自主添加成员变量用于 getter/setter 方法，否则会报 “Use undeclared identifier” 错误。
    NSInteger _weight;
}

//  1. @property 的简单使用
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@property (nonatomic, assign) NSInteger age;
@property (nonatomic, assign) NSInteger height;
@property (nonatomic, assign) NSInteger weight;

@end

@implementation JQPerson

//  2. @synthesize 的使用
//  2.1 默认生成"_"开头的成员变量， 即：
@synthesize name = _name;
//  2.2 生成与 @property 相同的不带下划线的成员变量：
@synthesize age;
//  2.3 指定生成的成员变量名：
@synthesize height = H;

//  3. @dynamic 的使用
@dynamic weight;
//  3.2 实现 getter/setter 方法（这里只是简单的实现）：
- (void)setWeight:(NSInteger)weight {
    _weight = weight;
}
- (NSInteger)weight {
    return _weight;
}

@end

（Tips：在都没有使用 @synthesize 以及 @dynamic 时，默认为 @synthesize propertyName = _propertyName;。但若是同时实现了 getter&setter 方法，则隐含表示为 @dynamic propertyName; 因此编译器并不会自动生成成员变量，此时若是使用成员变量则会出现 “Use undeclared identifier” 错误。解决方法可以在类的声明中自主添加私有的成员变量，或者使用 @synthesize，告知编译器自动生成成员变量。）

@property 有哪些关键字？

@property的关键字主要分为以下几类：

原子性（nonatomic/atomic）：
- atomic: atomic 是线程安全的，但是执行效率不高。使用 atomic 关键字，编译器会自动为属性的 getter&setter 方法中加入一些互斥加锁代码，以保证在多个线程的情况下，不会出现一条线程调用 setter 方法但未执行完之前，另一条线程也调用 setter 方法，保证数据的有效性。也正是因为加锁的原因，会消耗一定的性能，影响效率。
- nonatomic: nonatomic 不是线程安全的，如果对象无需考虑多线程的情况，可以使用 nonatomic 关键字，编译器便不会生成多余的加锁代码，可以提高执行效率。开发中一般常用 nonatomic 关键字。
读写权限（readonly/readwrite）：
- readonly: 只读关键字，只可调用对象的 getter 方法。
- readwrite: 可读可写关键字，对象的 getter&setter 方法均可调用。
内存管理语义（assign/strong/weak/unsafe_unretained/copy/retain）：
- assign: 常用于基本数据类型（CGFloat、NSInteger等）。用于直接赋值，不必考虑内存管理，因为基本数据类型一般是分配在栈上的，而栈的内存会由系统自动处理。
- strong: 强引用，引用存在对象即存在。
- weak: 弱引用，只要对象没有强引用指向便会被释放，且 dealloc 会将指针置为 nil。
- unsafe_unretained: 与 assign 及 weak 相似，但 unsafe_unretained 一般用于对象，且被释放后指针并不会被置为 nil，比较少用。
- copy: 与 retain 相似，成员变量的 setter 方法会先 release 旧值，再 copy 新值，retainCount 为 1。一般用于 NSString、block 等。内容拷贝。
- retain: 在非ARC环境中，成员变量的 setter 方法会先 release 旧值，再 retain 新值，retainCount + 1。指针拷贝。
getter&setter方法名：
自定义属性的 getter&setter 方法名，一般常用于 BOOL 类型属性的 getter 方法，如：@property (getter=isOpen)BOOL *open;。
**可否为空Nullability Annotation**（nullable/nonnull/null_resettable/null_unspecified）：为了与 swift 混编，适配 swift 中的 optional 可选类型而新增的关键字，比较少用到。

以下代码的打印结果是什么？为什么？

@interface JQApple : JQFruit
@end

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

按照面向对象的思想应该是分别打印JQApple和JQFruit
然而运行结果却出乎我们的意料，最终均都打印“JQApple”。这是为什么？

因为self是类的隐藏参数，指向当前调用方法的对象。而super并不是如我们所想是指向当前对象父类的指针。其实super是一个编译器标识符，在运行时中与self相同，指向同一个消息接受者，只是self会优先在当前类的methodLists中查找方法，而super则是优先从父类中查找。验证如下：
在终端运行：

$ clang -rewrite-objc main.m

可以看到运行时代码如下：

NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_ld_03322m393b5cyvhz2zhv2c100000gn_T_main_97554f_mi_0, NSStringFromClass(((Class (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)self, sel_registerName("class"))));
NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_ld_03322m393b5cyvhz2zhv2c100000gn_T_main_97554f_mi_1, NSStringFromClass(((Class (*)(__rw_objc_super *, SEL))(void *)objc_msgSendSuper)((__rw_objc_super){(id)self, (id)class_getSuperclass(objc_getClass("JQApple"))}, sel_registerName("class"))));

删除相关无关类型及方法后代码如下：

objc_msgSend((id)self, sel_registerName("class"));
objc_msgSendSuper((__rw_objc_super){(id)self, (id)class_getSuperclass(objc_getClass("JQApple"))}, sel_registerName("class"));

查看函数定义：

/** 
 * Sends a message with a simple return value to an instance of a class.
 * 
 * @param self A pointer to the instance of the class that is to receive the message.
 * @param op The selector of the method that handles the message.
 * @param ... 
 *   A variable argument list containing the arguments to the method.
 * 
 * @return The return value of the method.
 * 
 * @note When it encounters a method call, the compiler generates a call to one of the
 *  functions \c objc_msgSend, \c objc_msgSend_stret, \c objc_msgSendSuper, or \c objc_msgSendSuper_stret.
 *  Messages sent to an object’s superclass (using the \c super keyword) are sent using \c objc_msgSendSuper; 
 *  other messages are sent using \c objc_msgSend. Methods that have data structures as return values
 *  are sent using \c objc_msgSendSuper_stret and \c objc_msgSend_stret.
 */
OBJC_EXPORT id objc_msgSend(id self, SEL op, ...)
    __OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_0, __IPHONE_2_0);
/** 
 * Sends a message with a simple return value to the superclass of an instance of a class.
 * 
 * @param super A pointer to an \c objc_super data structure. Pass values identifying the
 *  context the message was sent to, including the instance of the class that is to receive the
 *  message and the superclass at which to start searching for the method implementation.
 * @param op A pointer of type SEL. Pass the selector of the method that will handle the message.
 * @param ...
 *   A variable argument list containing the arguments to the method.
 * 
 * @return The return value of the method identified by \e op.
 * 
 * @see objc_msgSend
 */
OBJC_EXPORT id objc_msgSendSuper(struct objc_super *super, SEL op, ...)
    __OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_0, __IPHONE_2_0);

可知objc_msgSend函数中的self参数是指指向接收消息的类的实例的指针，即消息接受者，而op参数则是指处理该消息的selector；objc_msgSendSuper函数中的参数super则是一个objc_super结构体，objc_super结构体定义如下：

/// Specifies the superclass of an instance. 
struct objc_super {
    /// Specifies an instance of a class.
    __unsafe_unretained id receiver;

    /// Specifies the particular superclass of the instance to message. 
    __unsafe_unretained Class super_class;

    /* super_class is the first class to search */
};

其中receiver是指类的实例，super_class则是指该实例的父类。可以看到在编译后的C++代码中有个__rw_objc_super结构体：

struct __rw_objc_super { 
    struct objc_object *object; 
    struct objc_object *superClass; 
    __rw_objc_super(struct objc_object *o, struct objc_object *s) : object(o), superClass(s) {} 
};

其实即为objc_super结构体。通过(__rw_objc_super){(id)self, (id)class_getSuperclass(objc_getClass("JQApple"))}该段代码可知：我们把self以及JQApple的父类通过结构体的构造方法构造了一个__rw_objc_super结构体，也就是objc_super。因此objc_super结构体中的receiver既是self。所以[self class]和[super class]指向的是同一个消息接受者，只是self会优先从当前类的实现中寻找方法处理消息，而super则是会优先从objc_super结构体中的super_class也就是父类的实现中查找。JQFruit及JQApple中均未实现- (Class)class;方法，因此会逐级向上查找最终调用基类NSObject的- (Class)class;方法，通过官方开源的NSObject的- (Class)class;方法代码：

- (Class)class{
    return object_getClass(self);
}

可知，消息接受者是self，而[self class]和[super class]指向的是同一个消息接受者，因此该段代码均打印JQApple。

＠property 、 ＠synthesize 与 ＠dynamic 的作用

@property 有哪些关键字？

以下代码的打印结果是什么？为什么？

＠property 、＠synthesize 与＠dynamic 的作用