一 super的本質(zhì)

先從一個(gè)面試題開始探討super相關(guān)的問(wèn)題。有一個(gè)Person類和一個(gè)Student類，Student類繼承自Person類。現(xiàn)在在Student類的init方法中有如下打印：

        NSLog(@"[self class] = %@", [self class]);
        NSLog(@"[super class] = %@", [super class]);
        NSLog(@"[self superclass] = %@", [self superclass]);
        NSLog(@"[super superclass] = %@", [super superclass]);

問(wèn)打印結(jié)果是什么。
按照以前的理解，第一個(gè)應(yīng)該是Student類的類對(duì)象，第二個(gè)是student類的父類的類對(duì)象，也就是Person類的類對(duì)象，第三個(gè)也是Student類的父類的類對(duì)象，第四個(gè)是Student類的父類的父類的類對(duì)象也就是NSObject類的類對(duì)象。
那么真實(shí)的打印情況是不是這樣？我們看一下：

2018-09-17 15:54:02.224686+0800 TEST[8409:174143] [self class] = Student
2018-09-17 15:54:02.224922+0800 TEST[8409:174143] [super class] = Student
2018-09-17 15:54:02.225040+0800 TEST[8409:174143] [self superclass] = Person
2018-09-17 15:54:02.225922+0800 TEST[8409:174143] [super superclass] = Person

通過(guò)打印結(jié)果可以看到，第二個(gè)和第四個(gè)與我之前理解的不一致，這是為什么呢？[super class]的打印結(jié)果為什么是Student呢？在搞清楚這些問(wèn)題之前，我們先搞清楚class和superclass方法的實(shí)現(xiàn)。我在runtime的NSObject.mm文件中找到了實(shí)現(xiàn)的源碼：

/*******************************************************
 
 + (Class)class {
 return self;
 }
 
 - (Class)class {
 return object_getClass(self);
 }
 
 + (Class)superclass {
 return self->superclass;
 }
 
 - (Class)superclass {
 return [self class]->superclass;
 }
 //通過(guò)對(duì)象的isa指針獲取類的類對(duì)象
Class object_getClass(id obj)
 {
 if (obj) return obj->getIsa();
 else return Nil;
 }

Class class_getSuperclass(Class cls)
{
    if (!cls) return nil;
    return cls->superclass;
}
******************************************************/

為了搞清楚super的實(shí)現(xiàn)，我在Person類中實(shí)現(xiàn)run方法，然后在Student類的init方法中使用[super run]來(lái)調(diào)用，然后將其轉(zhuǎn)化為C++的源碼，找到[super run]的實(shí)現(xiàn)：

((void (*)(__rw_objc_super *, SEL))(void *)objc_msgSendSuper)((__rw_objc_super){(id)self, (id)class_getSuperclass(objc_getClass("Student"))}, sel_registerName("run"));

簡(jiǎn)化一下：

objc_msgSendSuper(__rw_objc_super{
self, 
class_getSuperclass(objc_getClass("Student")}, 
@selector(run));

我們可以看到，這個(gè)objc_msgSendSuper()函數(shù)中傳入了兩個(gè)參數(shù)，一個(gè)是一個(gè)結(jié)構(gòu)體：

__rw_objc_super{
self, 
class_getSuperclass(objc_getClass("Student")}

還有一個(gè)就是消息@selector(run)。
第一個(gè)參數(shù)這個(gè)結(jié)構(gòu)體中有兩個(gè)成員變量，一個(gè)是self也就是Student實(shí)例對(duì)象，還有一個(gè)是Student類的父類的類對(duì)象，也即是Person類的類對(duì)象。

struct objc_super {
    __unsafe_unretained _Nonnull id receiver;
    __unsafe_unretained _Nonnull Class super_class;
};

第一個(gè)成員是消息接收者，第二個(gè)參數(shù)是父類對(duì)象。
我們?cè)倏匆幌?code>objc_msgSendSuper的實(shí)現(xiàn)：

B73B6288-0DF7-4ADB-B273-BA69B6CC2CA3.png

回到[super run]，這個(gè)方法也就是給student對(duì)象發(fā)送@selector(run)消息，但是查找run方法的實(shí)現(xiàn)要從Student類的父類對(duì)象也即是Person類的類對(duì)象中開始查找。

[self class]

就是通過(guò)實(shí)例對(duì)象的isa指針找到找到其類對(duì)象，所以打印是Student。

 [super class]

是給self對(duì)象發(fā)送@selector(class)消息，但是class方法的實(shí)現(xiàn)要從Person類對(duì)象開始查找。class方法是在基類NSObject類中實(shí)現(xiàn)的，所以不管是從Student類對(duì)象中開始查找還是從Person類對(duì)象中開始查找方法的實(shí)現(xiàn)，做種都是找打NSObject的實(shí)現(xiàn)中，所以[self class]和[super class]并無(wú)差異，打印都是Student。

[self superclass]

這個(gè)獲取的就是自己的類對(duì)象的superclass指針的指向，就是父類的類對(duì)象，所以打印是Person。

[super superclass]

這個(gè)其實(shí)和第二個(gè)的情況是一樣的，給student對(duì)象發(fā)送@selector(superclass)消息，但是superclass的實(shí)現(xiàn)要從父類Person類的類對(duì)象開始找起，但是superclass的實(shí)現(xiàn)是基類NSObject類實(shí)現(xiàn)的，所以從Student類的類對(duì)象和Person類的類對(duì)象開始查是沒有區(qū)別的。最終輸出都是student對(duì)象的父類對(duì)象，打印結(jié)果是Person。

二 isKindOfClass ,isMemberOfClass

再來(lái)看一個(gè)面試題,看下面的打印結(jié)果：

        BOOL res1 = [[NSObject class] isKindOfClass:[NSObject class]];
        BOOL res2 = [[NSObject class] isMemberOfClass:[NSObject class]];
        BOOL res3 = [[Person class] isKindOfClass:[Person class]];
        BOOL res4 = [[Person class] isMemberOfClass:[Person class]];

        NSLog(@"%d, %d, %d, %d", res1, res2, res3, res4);

我們首先看一下打印結(jié)果：

1, 0, 0, 0

在分析這個(gè)問(wèn)題之前，我們先查看isMemberOfClass:和isKindOfClass:的源碼來(lái)搞明白其具體實(shí)現(xiàn)：

/*******************************************
//object_getClass()取得的是對(duì)象的isa指針指向的對(duì)象，也就是判斷傳入的類對(duì)象的元類對(duì)象是否與傳入的這個(gè)對(duì)象相等，所以這個(gè)cls應(yīng)該是元類對(duì)象才有可能相等
 + (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
 return object_getClass((id)self) == cls;
 }

 判斷傳入的實(shí)例對(duì)象的類對(duì)象是否與傳入的對(duì)象相等，所以cls只有可能是類對(duì)象才有可能相等
 - (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
 return [self class] == cls;
 }
 
//循環(huán)判斷傳入的類對(duì)象的元類對(duì)象及其父類的元類對(duì)象是否等于傳入的cls
 + (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
 for (Class tcls = object_getClass((id)self); tcls; tcls = tcls->superclass) {
 if (tcls == cls) return YES;
 }
 return NO;
 }
 
//循環(huán)判斷實(shí)例對(duì)象的父類的類對(duì)象是否等于傳入的對(duì)象cls，也就是判斷實(shí)例對(duì)象是否是cls及其子類的一種
 - (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
 for (Class tcls = [self class]; tcls; tcls = tcls->superclass) {
 if (tcls == cls) return YES;
 }
 return NO;
 }
****************************************/

通過(guò)這個(gè)兩個(gè)方法的源碼我們可以知道，isMemberOfClass:是檢測(cè)方法調(diào)用者對(duì)象的類是否等于傳入的這個(gè)類。isKindOfClass:是判斷方法調(diào)用者對(duì)象的類是否等于傳入的這個(gè)類或者其子類。還有一個(gè)適用于這四個(gè)方法的一點(diǎn)是，如果方法調(diào)用者是實(shí)例對(duì)象，那么傳入的就應(yīng)該是類對(duì)象；如果方法調(diào)用者是類對(duì)象，那么傳入的就應(yīng)該是元類對(duì)象。
下面先從第二個(gè)開始分析：

[[NSObject class] isMemberOfClass:[NSObject class]];

方法調(diào)用者是[NSObject class]也就是類對(duì)象，但是傳入的參數(shù)也是類對(duì)象，所以很顯然打印結(jié)果是0。
帶三個(gè)：

[[Person class] isKindOfClass:[Person class]];

方法的調(diào)用者是類對(duì)象，傳入的參數(shù)也是類對(duì)象，所以打印結(jié)果是0。
第四個(gè)：

[[Person class] isMemberOfClass:[Person class]];

方法調(diào)用者是類對(duì)象，傳入的參數(shù)也是類對(duì)象，所以打印的是0。
最后來(lái)看第一個(gè)：

[[NSObject class] isKindOfClass:[NSObject class]];

按照和上面一樣的分析，方法調(diào)用者和傳入的對(duì)象都是類方法，那么應(yīng)該打印0才對(duì)呀，為何會(huì)打印1呢？我們回過(guò)頭去看一下+ (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls;的實(shí)現(xiàn)：

//循環(huán)判斷傳入的類對(duì)象的元類對(duì)象及其父類的元類對(duì)象是否等于傳入的cls
 + (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
 for (Class tcls = object_getClass((id)self); tcls; tcls = tcls->superclass) {
 if (tcls == cls) return YES;
 }
 return NO;
 }

我們看到這個(gè)實(shí)現(xiàn)方法，object_getClass((id)self)是先獲得元類方法，判斷其是否等于cls，然后沿著繼承鏈取元類對(duì)象的superclass，我們想一下，當(dāng)沿著繼承鏈，一直不滿足tcls == cls時(shí)，最終會(huì)找到NSObject類，取NSObject類的元類的superclass，而NSOBject的元類的superclass指向的是NSOBject類的類對(duì)象，所以打印輸出是1。

三 一個(gè)很繞的面試題

Person類中有一個(gè)屬性叫name，Person類中還有一個(gè)print方法用來(lái)打印name屬性：

//Person.m
- (void)print{
    
    NSLog(@"my name is %@", self.name);
    
}

問(wèn)題是下面這段代碼的打印結(jié)果：

//ViewController.m
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    id cls = [Person class];
    void *obj = &cls;
    
    [(__bridge id)obj print];
    
}

如果在正常工作中寫出這種代碼會(huì)被炒魷魚的，繞來(lái)繞去非常古怪，但是如果是學(xué)習(xí)的話還是可以好好探究一番。
首先我們還是來(lái)看一下打印結(jié)果吧：

 my name is <ViewController: 0x7fd18a50a550>

通過(guò)打印結(jié)果，這里面有兩個(gè)疑惑：

• 1.print是一個(gè)實(shí)例方法但是代碼中自始至終沒有創(chuàng)建實(shí)例對(duì)象，只有一個(gè)類對(duì)象，那么為什么能夠調(diào)用對(duì)象方法呢？
• 2.即使能夠調(diào)用對(duì)象方法，為什么打印出來(lái)的是ViewController的地址呢？

下面我們先來(lái)分析一下

    id cls = [Person class];
    void *obj = &cls;

這兩句代碼。
首先創(chuàng)建了一個(gè)id類型的cls指針指向Person類對(duì)象。然后又創(chuàng)建了一個(gè)指針變量obj，obj中存放的是cls的地址，用圖表示其結(jié)構(gòu)如下：

B189B48F-6F9B-4CC2-BB5E-685DA98D3593.png

然后我們?cè)倏聪旅嬉痪浯a：

Person *person = [[Person alloc] init];

這里創(chuàng)建了一個(gè)Person類型的指針變量指向alloc出來(lái)的Person實(shí)例對(duì)象。Person實(shí)例對(duì)象的結(jié)構(gòu)其實(shí)就是一個(gè)結(jié)構(gòu)體，這個(gè)結(jié)構(gòu)體里面存放著isa指針和成員變量，具體到Person實(shí)例對(duì)象，這個(gè)實(shí)例對(duì)象中存放著指向Person類對(duì)象的isa指針和_name成員變量。由于person對(duì)象的第一個(gè)成員變量是isa指針，所以person指針指向的其實(shí)就是isa指針?biāo)诘膬?nèi)存，所以其結(jié)構(gòu)圖如下：

1967A83F-D717-41FA-B3CC-68773BE60D64.png

那么對(duì)于obj指針也是一樣的，對(duì)于[obj print]，通過(guò)obj指針獲取cls指針的起始位置，同樣可以取其前八字節(jié)(雖然整個(gè)cls只占8字節(jié)，但是沒關(guān)系)，作為'isa'指針，然后讀出其地址值，就可以獲取類對(duì)象，從而調(diào)用其中的方法。
這樣就回答了第一個(gè)問(wèn)題，即為什么obj能調(diào)用對(duì)象方法。

對(duì)于第二個(gè)問(wèn)題，我們?cè)赾ls指針前面創(chuàng)建一個(gè)字符串試試：

    NSString *str = @"test";
    
    id cls = [Person class];
    void *obj = &cls;
    
    [(__bridge id)obj print];

看一下打印結(jié)果：

my name is test

這就很神器了，居然打印出來(lái)的死str字符串的值，那么我們?cè)僭囍赾ls指針前面創(chuàng)建一個(gè)NSObject對(duì)象試試：

    NSObject *object = [[NSObject alloc] init];
    
    id cls = [Person class];
    void *obj = &cls;
    
    [(__bridge id)obj print];

打印結(jié)果：

my name is <NSObject: 0x6040000074c0>

打斷點(diǎn)后證實(shí)object對(duì)象的地址正是打印的地址，也就是打印的是object對(duì)象，這就很玄乎了。

我們先來(lái)搞清楚一個(gè)問(wèn)題，棧空間的分配是從高地址開始分配還是低地址開始分配？我們?cè)囼?yàn)一下便知道：

    NSObject *obj1 = [[NSObject alloc] init];
    NSObject *obj2 = [[NSObject alloc] init];
    NSObject *obj3 = [[NSObject alloc] init];
    NSObject *obj4 = [[NSObject alloc] init];
    
    NSLog(@"%p, %p, %p, %p", &obj1, &obj2, &obj3, &obj4);

打印結(jié)果：

0x7ffeeec26ac8, 0x7ffeeec26ac0, 0x7ffeeec26ab8, 0x7ffeeec26ab0

obj1，obj2，obj3，obj4都是局部變量，分配在棧區(qū)，可以看到，obj1的地址位最高，是0x7ffeeec26ac8，由于指針變量占8字節(jié)，所以obj2的地址是在此基礎(chǔ)上減8，也就是0x7ffeeec26ac0，obj3的地址是在obj2的基礎(chǔ)上減8。
這就說(shuō)明棧區(qū)的內(nèi)存是從高地址到低地址分配的。
我們?cè)賮?lái)分析下下面代碼的內(nèi)存關(guān)系：

    NSString *str = @"test";
    
    id cls = [Person class];
    void *obj = &cls;
    
    [(__bridge id)obj print];

0B1DBBE3-25B0-4851-BE0E-743E718696B4.png

我們知道print方法是打印self.name，也就是讀取person對(duì)象的成員變量_name的值，由于Person類只有一個(gè)屬性name，所以其實(shí)例對(duì)象的結(jié)構(gòu)也是非常簡(jiǎn)單的，就是一個(gè)isa指針和一個(gè)_name成員變量。[person print]是怎樣去獲取_name的值的呢？
person指針指向的是person實(shí)例對(duì)象的地址，person實(shí)例對(duì)象的前8字節(jié)是isa指針，那么只需要讀取person指針的地址，從這個(gè)地址開始的前8字節(jié)就是isa指針，同理，再往下取8字節(jié)就是_name成員變量的值。

那么[obj print]也是一樣的，obj指針把cls當(dāng)做了person實(shí)例對(duì)象，所以它會(huì)怎么去取_name的值呢？還是一樣的，通過(guò)obj存放的地址獲取cls的起始地址，然后讀從這個(gè)起始地址開始的前八字節(jié)當(dāng)做isa指針，再往后取8字節(jié)當(dāng)做_name成員變量的值。cls往后取第9到16字節(jié)的值正是@"test"字符串，所以打印出來(lái)的也就是字符串。

現(xiàn)在我們?cè)倩氐皆瓉?lái)的問(wèn)題，為什么打印的是<ViewController: 0x7fd18a50a550>也就是視圖控制器對(duì)象。
我們來(lái)分析一下下面的一句代碼：

[super viewDidLoad];

我們?cè)诘谝徊糠志椭v過(guò)super調(diào)用的問(wèn)題，這段代碼的本質(zhì)就是：

objc_msgSendSuper({self,
    class_getSuperclass(objc_getClass("ViewController"))},
    @selector(viewDidLoad))

第一個(gè)參數(shù)傳入的是一個(gè)結(jié)構(gòu)體,結(jié)構(gòu)體如下：

    struct objc_super{
        self,
        class_getSuperclass(objc_getClass("ViewController"))
    };

那么[super viewDidLoad];也就相當(dāng)于聲明了一個(gè)結(jié)構(gòu)體類型的局部變量，這個(gè)局部變量有兩個(gè)成員，所有新的內(nèi)存結(jié)構(gòu)如下：

3D9435C6-D124-4816-B653-D178A0EC5AFF.png