iOS面试题收录（二）

21._objc_msgForward函数是做什么的，直接调用它将会发生什么？

_objc_msgForward是void函数指针，也是IMP函数指针（typedef void (*IMP)(void /* id, SEL, ... */ );），在消息传递过程中，如果最终没找到方法的IMP，并且在resolve阶段也没有提供一个方法实现，则会指定_objc_msgForward为方法的IMP去执行以实现完整的消息转发机制。

// objc-runtime-new.mm
...
IMP lookUpImpOrForward(Class cls, SEL sel, id inst, 
                       bool initialize, bool cache, bool resolver)
{
	...
	imp = cache_getImp(cls, sel);
	...
	// No implementation found. Try method resolver once.
    if (resolver  &&  !triedResolver) {
        runtimeLock.unlockRead();
        _class_resolveMethod(cls, sel, inst);
        // Don't cache the result; we don't hold the lock so it may have 
        // changed already. Re-do the search from scratch instead.
        triedResolver = YES;
        goto retry;
    }
    // No implementation found, and method resolver didn't help. 
    // Use forwarding.
    imp = (IMP)_objc_msgForward_impcache;
    cache_fill(cls, sel, imp, inst);
    ...
}
...

通过断点暂停程序执行并在lldb中输入call (void)instrumentObjcMessageSends(YES)命令，之后可在/tmp/msgSend-xxxx文件（可在终端输入open /private/tmp前往相应路径）中查看运行时发送的所有消息，包括了消息转发中的相关方法。以下为实测结果：

// main.m
...
#import "Test.h"
int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        Test *test = [[Test alloc] init];
        [test performSelector:@selector(monkiyang)];// 此处打断点
        return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
    }
}
// lldb
# -[Test monkiyang]: unrecognized selector sent to instance 0x600000000ee0
# *** Terminating app due to uncaught exception 'NSInvalidArgumentException', reason: '-[Test monkiyang]: unrecognized selector sent to instance 0x600000000ee0'
# *** First throw call stack:
# (
# 	0   CoreFoundation                      0x0000000109a07b0b __exceptionPreprocess + 171
# 	1   libobjc.A.dylib                     0x00000001090d3141 objc_exception_throw + 48
# 	2   CoreFoundation                      0x0000000109a77134 -[NSObject(NSObject) doesNotRecognizeSelector:] + 132
# 	3   CoreFoundation                      0x000000010998e840 ___forwarding___ + 1024
# 	4   CoreFoundation                      0x000000010998e3b8 _CF_forwarding_prep_0 + 120
# 	5   test                                0x00000001080fc7b5 main + 101
# 	6   libdyld.dylib                       0x000000010cfc665d start + 1
# 	7   ???                                 0x0000000000000001 0x0 + 1
# )
# libc++abi.dylib: terminating with uncaught exception of type NSException
# (lldb) call (void)instrumentObjcMessageSends(YES)
// msgSends-9816
+ Test NSObject initialize
+ Test NSObject alloc
- Test NSObject init
- Test NSObject performSelector:
+ Test NSObject resolveInstanceMethod:
+ Test NSObject resolveInstanceMethod:
- Test NSObject forwardingTargetForSelector:
- Test NSObject forwardingTargetForSelector:
- Test NSObject methodSignatureForSelector:
- Test NSObject methodSignatureForSelector:
- Test NSObject class
- Test NSObject doesNotRecognizeSelector:
- Test NSObject doesNotRecognizeSelector:
- Test NSObject class
...

直接调用_objc_msgForward是非常危险的事情，用不好的话程序就会崩溃。因为直接调用_objc_msgForward，会跳过查找IMP的过程，触发消息转发，而消息转发没实现的话最终就会导致doesNotRecognizeSelector异常。_objc_msgForward函数的参数包括id receciver、SEL sel和可选参数，使用案例有JSPatch和ReactiveCocoa。

22.runloop和线程有什么关系？

// CFRunLoop.c
...
static CFMutableDictionaryRef __CFRunLoops = NULL;
static CFLock_t loopsLock = CFLockInit;
// should only be called by Foundation
// t==0 is a synonym for "main thread" that always works
//根据线程取RunLoop
CF_EXPORT CFRunLoopRef _CFRunLoopGet0(pthread_t t) {
    if (pthread_equal(t, kNilPthreadT)) {
	t = pthread_main_thread_np();
    }
    __CFLock(&loopsLock);
    //如果存储RunLoop的字典不存在
    if (!__CFRunLoops) {
        __CFUnlock(&loopsLock);
        //创建一个临时字典dict
	CFMutableDictionaryRef dict = CFDictionaryCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, NULL, &kCFTypeDictionaryValueCallBacks);
	//创建主线程的RunLoop
	CFRunLoopRef mainLoop = __CFRunLoopCreate(pthread_main_thread_np());
	//把主线程的RunLoop保存到dict中，key是线程，value是RunLoop
	CFDictionarySetValue(dict, pthreadPointer(pthread_main_thread_np()), mainLoop);
	//此处NULL和__CFRunLoops指针都指向NULL，匹配，所以将dict写到__CFRunLoops
	if (!OSAtomicCompareAndSwapPtrBarrier(NULL, dict, (void * volatile *)&__CFRunLoops)) {
		//释放dict
	    CFRelease(dict);
	}
	//释放mainrunloop
	CFRelease(mainLoop);
        __CFLock(&loopsLock);
    }
    //以上说明，第一次进来的时候，不管是getMainRunloop还是get子线程的runloop，主线程的runloop总是会被创建
    //从字典__CFRunLoops中获取传入线程t的runloop
    CFRunLoopRef loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
    __CFUnlock(&loopsLock);
    //如果没有获取到
    if (!loop) {
    //根据线程t创建一个runloop
	CFRunLoopRef newLoop = __CFRunLoopCreate(t);
        __CFLock(&loopsLock);
    //把newLoop存入字典__CFRunLoops，key是线程t
	loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
	if (!loop) {
	    CFDictionarySetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t), newLoop);
	    loop = newLoop;
	}
        // don't release run loops inside the loopsLock, because CFRunLoopDeallocate may end up taking it
        __CFUnlock(&loopsLock);
	CFRelease(newLoop);
    }
    //如果传入线程就是当前线程
    if (pthread_equal(t, pthread_self())) {
        _CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoop, (void *)loop, NULL);
        if (0 == _CFGetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr)) {
	        //注册一个回调，当线程销毁时，销毁对应的RunLoop
            _CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr, (void *)(PTHREAD_DESTRUCTOR_ITERATIONS-1), (void (*)(void *))__CFFinalizeRunLoop);
        }
    }
    return loop;
}
...

根据从CFRunloop.c中摘录的代码看出，Runloop和线程是一一对应的，对应方式为键值对（线程：Runnloop）方式保存在一个全局字典中；主线程的Runnloop会在初始化全局字典时创建；子线程的Runloop会在首次获取不到时创建；Runloop会在线程销毁时销毁。

23.runloop的mode作用是什么？

RunLoop中的mode包含了一个name，若干source0、source1、timer、observer和port，在RunLoop运行过程中只有某一个mode会被处理，因此mode会指定这些事件在RunLoop中的优先级。Cocoa和Core Foundation框架定义了一些标准mode，如下：
NSDefaultRunLoopMode(Cocoa)/kCFRunLoopDefaultMode(Core Foundation)，默认mode，主线程的RunLoop默认在该mode下运行；
GSEventReceiveRunLoopMode(Cocoa)，接收系统内部事件；
UIInitializationRunLoopMode(Cocoa)，程序初始化时运行在该mode下；
UITrackingRunLoopMode(Cocoa)，追踪触摸手势，确保界面刷新不会卡顿，滑动tableview、scrollview等都运行在该mode下；
NSRunLoopCommonModes(Cocoa)/kCFRunLoopCommonModes(Core Foundation)，标记为common的mode集合。（可指定name和添加事件来自定义一个mode添加至_commonModes）

24.以+ scheduledTimerWithTimeInterval…的方式触发的timer，在滑动页面上的列表时，timer会暂定回调，为什么？如何解决？

因为RunLoop只能运行在一种mode下，如果要换mode，当前的loop也需要停下并重启一个新的。在这个机制下，当scrollview滚动时NSDefaultRunLoopMode（kCFRunLoopDefaultMode）会切换到UITrackingRunLoopMode来保证scrollview的流畅滑动。以+scheduledTimerWithTimeInterval…方式触发的timer是以NSDefaultRunLoopMode（kCFRunLoopDefaultMode）添加到主RunLoop中的，所以在滑动页面上的列表时，timer会暂停回调。解决方案是将timer添加到NSRunLoopCommonModes（kCFRunLoopCommonModes）中，代码如下：

1 2	NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(monkiyang:) userInfo:nil repeats:YES]; [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

25.猜想runloop内部是如何实现的？

一般来说，一个线程一次只能执行一个任务，执行完成后线程就会退出。如果我们需要一个机制，让线程能随时处理事情但并不退出，通常的代码逻辑是这样的：

function loop() {
    initialize();
    do {
        var message = get_next_message();
        process_message(message);
    } while (message != quit);
}

26.objc使用什么机制管理对象内存？

通过retainCount(引用计数)机制来决定对象是否需要释放。每次RunLoop时，都会检查对象的retainCount，如果retainCount为0，说明该对象没有地方需要继续使用了，可以释放掉。

27.ARC通过什么方式帮助开发者管理内存？

ARC是基于MRC的，会在编译期间通过插入对应的内存管理代码（如retain、release等）来管理对象的内存分配和释放。

28.不手动指定autoreleasepool的前提下，一个autorealese对象在什么时刻释放？（比如在一个vc的viewDidLoad中创建）

一个对象发送autorelease消息，就是将这个对象加入到当前的自动释放池（实质是由若干个AutoreleasePoolPage对象以双向链表的形式组合而成）中，在不指定@autoreleasepool{}的前提下，这个对象会在当前RunLoop迭代结束时释放，因为系统在每个RunLoop迭代中都加入了自动释放池Push和Pop。

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void *context = objc_autoreleasePoolPush();// 哨兵对象（0，即nil）地址
// {}中的代码
objc_autoreleasePoolPop(context);

29.BAD_ACCESS在什么情况下出现？

访问野指针（对一个已经释放的对象发消息），死循环。

30.苹果是如何实现autoreleasepool的？

AutoreleasePool实质是由若干个AutoreleasePoolPage以双向链表的形式组织而成，对应着每个AutoreleasePoolPage中都包含一个parent指针和child指针，其内部的thread指针指向当前线程，每个AutoreleasePoolPage对象会开辟4096字节内存（也就是虚拟内存一页的大小），除了实例变量所占空间，剩余空间全部用来存储autorelease对象的地址，其内部的next指针作为游标指向栈顶最新add进来的autorelease对象的下一个位置，如果一个AutoreleasePoolPage的空间被占满，会新建一个AutoreleasePoolPage对象，连接链表，后来的autorelease对象会加入新的page中。如果一个对象发送autorelease消息，就是将这个对象加入到当前AutoreleasePoolPage的栈顶next指针指向的位置。每当调用一次objc_autoreleasePoolPush时，会向当前的AutoreleasePoolPage中加入一个哨兵对象（0，即nil），此函数返回值就是这个哨兵对象的地址，被objc_autoreleasePoolPop(哨兵对象)作为入参，于是根据传入的哨兵对象地址找到所处的page，将晚于哨兵对象插入的所有autorelease对象发送release消息，并向栈底移动next指针，可跨越多个page，直到哨兵所处的page。

31.使用block时什么情况会发生引用循环，如何解决？

当一个对象强引用了block，而在block中又强引用了该对象，就会发生循环引用。通过使用weak修饰这个对象（weak typeof(self) weakSelf = self）或者将其中一方强制置空（比如在viewDidAppear中将self.block = nil）。

32.在block内如何修改block外部变量？

使用_block修饰可实现修改block外部变量，_block所起的作用是只要观察到该变量被block所持有，就将外部变量（纯量/指针类型）在栈中的内存地址放到了堆中，进而在block内部也可以修改外部变量的值。验证如下：

__block int a = 0;
NSLog(@"定义前：%p", &a);         //栈区
void (^foo)(void) = ^{
   a = 1;
   NSLog(@"block内部：%p", &a);    //堆区
};
NSLog(@"定义后：%p", &a);         //堆区
foo();
# 定义前：0x7fff51b7e078
# 定义后：0x60800002f3b8
# block内部：0x60800002f3b8

34.使用系统的某些block api（如UIView的block版本写动画时），是否也考虑引用循环问题？

所谓引用循环是指双向的强引用，所以那些单向的强引用（block强引用self）是没有问题的，比如UIView的block版本写动画[UIView animateWithDuration:duration animations:^{[self.superview layoutIfNeeded]}]等等，但如果你使用一些参数中可能含有实例变量的系统api或者返回值赋给实例变量时，需要考虑引用循环：

//场景1
__weak typeof(self) weakSelf = self;
dispatch_group_async(_operationGroup, _operationsQueue, ^ {
	__strong typeof(weakSelf) strongSelf = weakSelf;
	[strongSelf dosSomething];
});
//场景2
__weak typeof(self) weakSelf = self;
_observer = [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserverForName:@"monkiyang" object:nil queue:nil usingBlock:^(NSNotification *notification) {
	__strong typeof(weakSelf) strongSelf = self;
	[strongSelf doSomething];
}];

35.GCD的队列（dispatch_queue_t）分哪两种类型？

串行队列（Serial Dispatch Queue）和并行队列（Concurrent Dispatch Queue）

36.如何用GCD同步若干个异步调用？（如根据若干个url异步加载多张图片，然后在都下载完成后合成一张整图）

使用dispatch_group_async追加block到并行队列中，全部执行完毕通过dispatch_group_notify在其block中结束处理。

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_group_async(group, queue, ^{// TODO: 加载图片1});
dispatch_group_async(group, queue, ^{// TODO: 加载图片2});
dispatch_group_async(group, queue, ^{// TODO: 加载图片3});
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{// TODO: 合并图片});

37.dispatch_barrier_async的作用是什么？

dispatch_barrier_async会等待之前追加到并行队列中的操作全部执行完毕之后，再执行dispatch_barrier_async追加的处理，等dispatch_barrier_async追加的处理执行结束之后，才恢复队列中之后操作的并行处理。（注意：使用dispatch_barrier_async，只能搭配自定义并行队列dipatch_queue_t，不能通过dispatch_get_global_queue获取，否则dispatch_barrier_async不起作用，追加的操作一样并行处理）

38.苹果为什么要废弃dispatch_get_current_queue？

dispatch_get_current_queue并不能解决死锁问题，场景如下：

dispatch_queue_t queueA = dispatch_queue_create("com.monkiyang.queueA", NULL);
dispatch_queue_t queueB = dispatch_queue_create("com.monkiyang.queueB", NULL);
dispatch_sync(queueA, ^{
	dispatch_sync(queueB, ^{
		dispatch_block_t block = ^{ /* ... */ };
		// queueB != queueA
		if (dispatch_get_current_queue() == queueA) {
			block();
		} else {
			// 死锁
			dispatch_sync(queueA, block);
		}
	})
})

39.以下代码运行结果如何？

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    NSLog(@"1");
    dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"2");
    });
    NSLog(@"3");
}

主线程死锁。

40.addObserver:forKeyPath:options:context:各个参数的作用分别是什么，observer中需要实现哪个方法才能获得KVO回调？

各个参数分别是观察者、观察的属性、观察的选项、上下文，回调方法是- (void)observerValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary *)change context:(void *)context

41.如何手动触发一个value的KVO

键值观察通知（KVO）依赖于NSObject的两个方法：willChangeValueForKey:和didChangeValueForKey:，在一个被观察属性发生改变之前，willChangeValueForKey:会被调用并记录了旧值，而当改变发生后，observeValueForKey:ofObject:change:context:会被调用，继而调用didChangeValueForKey:。如果实现了这些调用，便可手动触发一个value的KVO，代码如下：

...
@property (nonatomic, copy) NSString *test;
...
- (void)viewDidLoad {
	[super viewDidLoad];
    _test = @"test";
    [self addObserver:self forKeyPath:@"test" options:NSKeyValueObservingOptionOld | NSKeyValueObservingOptionNew context:nil];
    
    //will..., did...必须成对存在
    [self willChangeValueForKey:@"test"];
    _test = @"hello monkiyang";
    [self didChangeValueForKey:@"test"];
    
    _test = @"test";
}
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context {
	NSLog(@"keyPath=%@, object=%@, change.old=%@, change.new=%@", keyPath, object, change[NSKeyValueChangeOldKey], change[NSKeyValueChangeNewKey]);
}

42.若一个类有实例变量 NSString *_foo ，调用setValue:forKey:时，可以以foo还是 _foo 作为key？

都可以。

@interface ViewController() {
	NSString *_foo;
}
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
	[super viewDidLoad];
	[self setValue:@"monkiyang" forKey:@"foo"];
	[self setValue:@"test" forKey:@"_foo"];
}
@end

43.KVC的keyPath中的集合运算符如何使用？

必须用在集合对象上或普通对象的集合属性上，简单集合运算符包括@avg、@count、@max、@min、@sum，格式为@”@sum.age”或@“集合属性.@max.age”。

// 自定义Person类，包括一个NSInteger类型的age
- (void)viewDidLoad {
	Person *person = [[Person alloc] init];
	person.age = 18;
	Person *person1 = [[Person alloc] init];
	person1.age = 20;
	Person *person2 = [[Person alloc] init];
	person2.age = 22;
	self.persons = @[person, person1, person2];
    
	NSInteger sum = [[_persons valueForKeyPath:@"@sum.age"] integerValue];
	NSInteger avg = [[_persons valueForKeyPath:@"@avg.age"] integerValue];
	NSLog(@"sum=%ld, avg=%ld", sum, avg);
}

44.KVC和KVO的keyPath一定是属性么？

KVC支持实例变量，KVO只能手动支持实例变量的监听。

45.如何关闭默认的KVO的默认实现，并进入自定义的KVO实现？

通过重写+ (BOOL)automaticallyNotifiesObserversForKey:方法对相应属性的返回为NO即可关闭自动触发的键值观察通知，为了实现手动观察通知，你需要在值改变前调用willChangeValueForKey:和值改变后调用didChangeValueForKey:（当你改变多个属性值时，可以嵌套这些调用）。如果是实现集合类型属性中的值发生改变的通知，则要调用willChange:valueAtIndexes:ForKey:和didChange:valueAtIndexes:ForKey:，不仅要指定key还要指定change的类型和改变的那些值的索引集合。

46.apple用什么方式实现对一个对象的KVO？

当你观察一个对象时，运行时会创建一个新的类，这个类继承自该对象的类，并重写了被观察属性的setter方法，在重写的setter方法中会在调用原setter方法之前和之后分别调用willChangeValueForKey:和didChangeValueForKey:，以实现通知所有观察对象值的改变，最后通过isa交换（isa swizzling）把这个对象的isa指针指向这个新创建的子类，这样对象就变成了新创建的子类的实例。苹果还重写了class方法并返回原来的类，借此欺骗我们。

47.IBOutlet连出来的视图属性为什么可以被设置成weak?

因为IBOutlet连出来的视图是属于某个视图层级中的，最终会被控制器的view所包含，当xib/storyboard文件加载进内存中时，初始化的控制器便强引用了view，而后随着视图层级各自强引用了其子视图，包括IBOutlet连出来的视图，所以它的属性可以被设置为weak。

48.IB中User Defined Runtime Attributes如何使用？

它是通过KVC的方式配置一些IB未提供的属性，当IB被加载了时，会发送相应的消息[xxx setValue:xxx forKeyPath:xxx]，这个对象的KeyPath必须要存在，否则会报错。

49.如何调试BAD_ACCESS错误

通过Xcode设置Diagnostics->Enable Zombie Objects，或者设置全局断点捕捉异常。

50.lldb（gdb）常用的调试命令？

po 打印对象；
n 跳至下一步；
更多调试命令可查看the LLDB Debugger。

参考资料

《招聘一个靠谱的iOS》面试题参考答案（下）
RunLoop系列之源码分析 by YEVEN
Core Foundation源码下载地址
 黑幕背后的Autorelease