iOS底层面试题（下篇）

7月，iOS求职跳槽的相对较少，能在这个时间段求职的，不是被迫，就是对自己的技术很自信；
针对7月，特别总结了第三份iOS常见大厂面试题（下）;

iOS面试题分为上、中、下三部分，方便大家观看;

请先自己答一答！

话不多说；直接上题本文收录：公众号【iOS进阶宝典《iOS底层面试题（下篇）》】

13. 如何用Charles抓HTTPS的包？其中原理和流程是什么？

流程：

首先在手机上安装Charles证书
在代理设置中开启Enable SSL Proxying
之后添加需要抓取服务端的地址

原理：

Charles作为中间人，对客户端伪装成服务端，对服务端伪装成客户端。简单来说：

截获客户端的HTTPS请求，伪装成中间人客户端去向服务端发送HTTPS请求
接受服务端返回，用自己的证书伪装成中间人服务端向客户端发送数据内容。

具体流程如下图:扯一扯HTTPS单向认证、双向认证、抓包原理、反抓包策略

14. 什么是中间人攻击？如何避免？

中间人攻击就是截获到客户端的请求以及服务器的响应，比如Charles抓取HTTPS的包就属于中间人攻击。

避免的方式：客户端可以预埋证书在本地，然后进行证书的比较是否是匹配的

15. 了解编译的过程么？分为哪几个步骤？

1:预编译：主要处理以“#”开始的预编译指令。

2:编译：

词法分析：将字符序列分割成一系列的记号。

语法分析：根据产生的记号进行语法分析生成语法树。

语义分析：分析语法树的语义，进行类型的匹配、转换、标识等。

中间代码生成：源码级优化器将语法树转换成中间代码，然后进行源码级优化，比如把 1+2 优化为 3。中间代码使得编译器被分为前端和后端，不同的平台可以利用不同的编译器后端将中间代码转换为机器代码，实现跨平台。

目标代码生成：此后的过程属于编译器后端，代码生成器将中间代码转换成目标代码（汇编代码），其后目标代码优化器对目标代码进行优化，比如调整寻址方式、使用位移代替乘法、删除多余指令、调整指令顺序等。

3:汇编：汇编器将汇编代码转变成机器指令。

静态链接：链接器将各个已经编译成机器指令的目标文件链接起来，经过重定位过后输出一个可执行文件。

装载：装载可执行文件、装载其依赖的共享对象。

动态链接：动态链接器将可执行文件和共享对象中需要重定位的位置进行修正。

最后，进程的控制权转交给程序入口，程序终于运行起来了。

16. 静态链接了解么？静态库和动态库的区别？

静态链接是指将多个目标文件合并为一个可执行文件，直观感觉就是将所有目标文件的段合并。需要注意的是可执行文件与目标文件的结构基本一致，不同的是是否“可执行”。

静态库：链接时完整地拷贝至可执行文件中，被多次使用就有多份冗余拷贝。

动态库：链接时不复制，程序运行时由系统动态加载到内存，供程序调用，系统只加载一次，多个程序共用，节省内存。

17. App网络层有哪些优化策略？

优化DNS解析和缓存

对传输的数据进行压缩，减少传输的数据

使用缓存手段减少请求的发起次数

使用策略来减少请求的发起次数，比如在上一个请求未着地之前，不进行新的请求

避免网络抖动，提供重发机制

18：[self class] 与 [super class]

@implementation Son : Father

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

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即为self。

super并不是隐藏参数，它实际上只是一个”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, ... */ )
/// 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. 
# if !defined(__cplusplus) &&  !__OBJC2__
/* For compatibility with old objc-runtime.h header */
__unsafe_unretained Class class;
# else
__unsafe_unretained 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。

从objc_super结构体指向的superClass父类的方法列表开始查找selector，父类找到了，父类就执行这个方法。

class 方法的内部实现：

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

在class 方法内，默认传入的是self, 无论调用者是谁。

所以这个道题的答案就出来了： 两个打印的都是当前的类。

18.isKindOfClass 与 isMemberOfClass

下面代码输出什么？

@interface Sark : NSObject
@end

@implementation Sark
@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
BOOL res1 = [(id)[NSObject class] isKindOfClass:[NSObject class]];
BOOL res2 = [(id)[NSObject class] isMemberOfClass:[NSObject class]];
BOOL res3 = [(id)[Sark class] isKindOfClass:[Sark class]];
BOOL res4 = [(id)[Sark class] isMemberOfClass:[Sark class]];

NSLog(@"%d %d %d %d", res1, res2, res3, res4);
}
return 0;
}

先来分析一下源码这两个函数的对象实现

+ (Class)class {
return self;
}

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

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

inline Class
objc_object::getIsa()
{
if (isTaggedPointer()) {
uintptr_t slot = ((uintptr_t)this >> TAG_SLOT_SHIFT) & TAG_SLOT_MASK;
return objc_tag_classes[slot];
}
return ISA();
}

inline Class
objc_object::ISA()
{
assert(!isTaggedPointer());
return (Class)(isa.bits & ISA_MASK);
}
(BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
    for (Class tcls = object_getClass((id)self); tcls; tcls = tcls->superclass) {
    if (tcls == cls) return YES;
    }
    return NO;
    }

 (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
    for (Class tcls = [self class]; tcls; tcls = tcls->superclass) {
    if (tcls == cls) return YES;
    }
    return NO;
    }

(BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    return object_getClass((id)self) == cls;
    }

(BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    return [self class] == cls;
    }

首先题目中NSObject 和 Sark分别调用了class方法。

+ (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls方法内部，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，于是第一行res1输出应该为YES。
同理，[Sark class]执行完之后调用isKindOfClass，第一次for循环，Sark的Meta Class与[Sark class]不等，第二次for循环，Sark Meta Class的super class 指向的是 NSObject Meta Class，和 Sark Class不相等。
第三次for循环，NSObject Meta Class的super class指向的是NSObject Class，和 Sark Class 不相等。第四次循环，NSObject Class的 super class 指向 nil，和 Sark Class不相等。第四次循环之后，退出循环，所以第三行的res3输出为NO。
如果把这里的Sark改成它的实例对象，[sark isKindOfClass:[Sark class]，那么此时就应该输出YES了。因为在isKindOfClass函数中，判断sark的meta class是自己的元类Sark，第一次for循环就能输出YES了。
isMemberOfClass的源码实现是拿到自己的isa指针和自己比较，是否相等。
第二行isa 指向 NSObject 的 Meta Class，所以和 NSObject Class不相等。第四行，isa指向Sark的Meta Class，和Sark Class也不等，所以第二行res2和第四行res4都输出NO。

19.Class与内存地址

下面的代码会？**Compile Error / Runtime Crash / NSLog…?**

@interface Sark : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString *name;

(void)speak;
    @end
    @implementation Sark
(void)speak {
    NSLog(@"my name's %@", [self.name](http://self.name/));
    }
    @end
    @implementation ViewController
(void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    id cls = [Sark class];
    void *obj = &cls;
    [(__bridge id)obj speak];
    }
    @end

这道题有两个难点。

难点一:obj调用speak方法，到底会不会崩溃。

难点二:如果speak方法不崩溃，应该输出什么？

首先需要谈谈隐藏参数self和_cmd的问题。 当[receiver message]调用方法时，系统会在运行时偷偷地动态传入两个隐藏参数self和_cmd，之所以称它们为隐藏参数，是因为在源代码中没有声明和定义这两个参数。self在已经明白了，接下来就来说说_cmd。_cmd表示当前调用方法，其实它就是一个方法选择器SEL。

难点一，能不能调用speak方法？

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

答案是可以的。obj被转换成了一个指向Sark Class的指针，然后使用id转换成了objc_object类型。obj现在已经是一个Sark类型的实例对象了。当然接下来可以调用speak的方法。

难点二，如果能调用speak，会输出什么呢？

很多人可能会认为会输出sark相关的信息。这样答案就错误了。

正确的答案会输出

my name is <ViewController: 0x7ff6d9f31c50>

内存地址每次运行都不同，但是前面一定是ViewController。why？

我们把代码改变一下，打印更多的信息出来。

- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
NSLog(@"ViewController = %@ , 地址 = %p", self, &self);
id cls = [Sark class];
NSLog(@"Sark class = %@ 地址 = %p", cls, &cls);
void *obj = &cls;
NSLog(@"Void *obj = %@ 地址 = %p", obj,&obj);
[(__bridge id)obj speak];
Sark *sark = [[Sark alloc]init];
NSLog(@"Sark instance = %@ 地址 = %p",sark,&sark);
[sark speak];
}

我们把对象的指针地址都打印出来。输出结果：

ViewController = <ViewController: 0x7fb570e2ad00> , 地址 = 0x7fff543f5aa8
Sark class = Sark 地址 = 0x7fff543f5a88
Void *obj = <Sark: 0x7fff543f5a88> 地址 = 0x7fff543f5a80

my name is <ViewController: 0x7fb570e2ad00>

Sark instance = <Sark: 0x7fb570d20b10> 地址 = 0x7fff543f5a78
my name is (null)

objc_msgSendSuper2 解读

// objc_msgSendSuper2() takes the current search class, not its superclass.
OBJC_EXPORT id objc_msgSendSuper2(struct objc_super *super, SEL op, ...)
__OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_6, __IPHONE_2_0);

objc_msgSendSuper2方法入参是一个objc_super *super。

/// 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. 
# if !defined(__cplusplus) && !**OBJC2**
/* For compatibility with old objc-runtime.h header */
__unsafe_unretained Class class;
# else
__unsafe_unretained Class super_class;
# endi
/* super_class is the first class to search */
};
# endif

所以按viewDidLoad执行时各个变量入栈顺序从高到底为self, _cmd, self.class, self, obj。

第一个self和第二个_cmd是隐藏参数。

第三个self.class和第四个self是[super viewDidLoad]方法执行时候的参数。

在调用self.name的时候，本质上是self指针在内存向高位地址偏移一个指针。在32位下面，一个指针是4字节=4*8bit=32bit。（64位不一样但是思路是一样的）

从打印结果我们可以看到，obj就是cls的地址。在obj向上偏移32bit就到了0x7fff543f5aa8，这正好是ViewController的地址。

所以输出为my name is **<ViewController: 0x7fb570e2ad00>**。

至此，Objc中的对象到底是什么呢？

实质：Objc中的对象是一个指向ClassObject地址的变量，即 id obj = &ClassObject ，而对象的实例变量 void *ivar = &obj + offset(N)

加深一下对上面这句话的理解，下面这段代码会输出什么？

- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];


NSLog(@"ViewController = %@ , 地址 = %p", self, &self);

NSString *myName = @"halfrost";

id cls = [Sark class];
NSLog(@"Sark class = %@ 地址 = %p", cls, &cls);

void *obj = &cls;
NSLog(@"Void *obj = %@ 地址 = %p", obj,&obj);

[(__bridge id)obj speak];

Sark *sark = [[Sark alloc]init];
NSLog(@"Sark instance = %@ 地址 = %p",sark,&sark);

[sark speak];

}
ViewController = <ViewController: 0x7fff44404ab0> , 地址 = 0x7fff56a48a78
Sark class = Sark 地址 = 0x7fff56a48a50
Void *obj = <Sark: 0x7fff56a48a50> 地址 = 0x7fff56a48a48

my name is halfrost

Sark instance = <Sark: 0x6080000233e0> 地址 = 0x7fff56a48a40
my name is (null)

由于加了一个字符串，结果输出就完全变了，[(__bridge id)obj speak];这句话会输出“my name is halfrost”

原因还是和上面的类似。按viewDidLoad执行时各个变量入栈顺序从高到底为self，_cmd，self.class，self，myName，obj。obj往上偏移32位，就是myName字符串，所以输出变成了输出myName了。

20. 排序题：冒泡排序，选择排序，插入排序，快速排序（二路，三路）能写出那些？

这里简单的说下几种快速排序的不同之处，随机快排，是为了解决在近似有序的情况下，时间复杂度会退化为O(n^2),双路快排是为了解决快速排序在大量数据重复的情况下，时间复杂度会退化为O(n^2)，三路快排是在大量数据重复的情况下，对双路快排的一种优化。

冒泡排序

extension Array where Element : Comparable{
public mutating func bubbleSort() {
let count = self.count
for i in 0..<count {
for j in 0..<(count - 1 - i) {
if self[j] > self[j + 1] {
(self[j], self[j + 1]) = (self[j + 1], self[j])
}
}
}
}
}

选择排序

extension Array where Element : Comparable{
public mutating func selectionSort() {
let count = self.count
for i in 0..<count {
var minIndex = i
for j in (i+1)..<count {
if self[j] < self[minIndex] {
minIndex = j
}
}
(self[i], self[minIndex]) = (self[minIndex], self[i])
}
}
}

插入排序

extension Array where Element : Comparable{
public mutating func insertionSort() {
let count = self.count
guard count > 1 else { return }
for i in 1..<count {
var preIndex = i - 1
let currentValue = self[i]
while preIndex >= 0 && currentValue < self[preIndex] {
self[preIndex + 1] = self[preIndex]
preIndex -= 1
}
self[preIndex + 1] = currentValue
}
}
}

快速排序

extension Array where Element : Comparable{
public mutating func quickSort() {
func quickSort(left:Int, right:Int) {
guard left < right else { return }
var i = left + 1,j = left
let key = self[left]
while i <= right {
if self[i] < key {
j += 1
(self[i], self[j]) = (self[j], self[i])
}
i += 1
}
(self[left], self[j]) = (self[j], self[left])
quickSort(left: j + 1, right: right)
quickSort(left: left, right: j - 1)
}
quickSort(left: 0, right: self.count - 1)
}
}

随机快排

extension Array where Element : Comparable{
public mutating func quickSort1() {
func quickSort(left:Int, right:Int) {
guard left < right else { return }
let randomIndex = Int.random(in: left...right)
(self[left], self[randomIndex]) = (self[randomIndex], self[left])
var i = left + 1,j = left
let key = self[left]
while i <= right {
if self[i] < key {
j += 1
(self[i], self[j]) = (self[j], self[i])
}
i += 1
}
(self[left], self[j]) = (self[j], self[left])
quickSort(left: j + 1, right: right)
quickSort(left: left, right: j - 1)
}
quickSort(left: 0, right: self.count - 1)
}
}

双路快排

extension Array where Element : Comparable{
public mutating func quickSort2() {
func quickSort(left:Int, right:Int) {
guard left < right else { return }
let randomIndex = Int.random(in: left...right)
(self[left], self[randomIndex]) = (self[randomIndex], self[left])
var l = left + 1, r = right
let key = self[left]
while true {
while l <= r && self[l] < key {
l += 1
}
while l < r && key < self[r]{
r -= 1
}
if l > r { break }
(self[l], self[r]) = (self[r], self[l])
l += 1
r -= 1
}
(self[r], self[left]) = (self[left], self[r])
quickSort(left: r + 1, right: right)
quickSort(left: left, right: r - 1)
}
quickSort(left: 0, right: self.count - 1)
}
}

三路快排

// 三路快排
extension Array where Element : Comparable{
    public mutating func quickSort3() {
        func quickSort(left:Int, right:Int) {
            guard left < right else { return }
            let randomIndex = Int.random(in: left...right)
            (self[left], self[randomIndex]) = (self[randomIndex], self[left])
            var lt = left, gt = right
            var i = left + 1
            let key = self[left]
            while i <= gt {
                if self[i] == key {
                    i += 1
                }else if self[i] < key{
                    (self[i], self[lt + 1]) = (self[lt + 1], self[i])
                    lt += 1
                    i += 1
                }else {
                    (self[i], self[gt]) = (self[gt], self[i])
                    gt -= 1
                }

            }
            (self[left], self[lt]) = (self[lt], self[left])
            quickSort(left: gt + 1, right: right)
            quickSort(left: left, right: lt - 1)
        }
        quickSort(left: 0, right: self.count - 1)
    }
}

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