iOS 高级面试题精解，揭秘面试官的刁钻考题

深入剖析 iOS 高级面试的刁钻考题，掌控技术核心

在 iOS 开发的面试中，高级面试题往往是区分应聘者水平的重要关卡。这些问题不仅考察了技术基础，更考验了应聘者的解决问题能力和对 iOS 生态的理解深度。本文将聚焦于 iOS 高级面试中经常出现的刁钻考题，逐一进行深入浅出的解析，帮助你吃透 iOS 技术核心，在面试中游刃有余。

1. 分类和扩展的区别：理解关键差异

分类和扩展是 Objective-C 中用来扩展已有类功能的两种机制。它们之间既有相似之处，也有着本质的区别。

相似之处：

• 都可以为现有类添加新的方法、属性和常量。
• 都不会改变原有类的实现。

区别：

• 分类 是一个独立的代码块，不会修改原有类的接口或实现。它通过关联对象的方式，将新方法、属性和常量动态地添加到类中。
• 扩展 是原有类的直接扩展，可以修改类的接口和实现。它与原有类在编译时合并，成为类的正式组成部分。

分类的局限性：

• 不能添加实例变量。 因为分类不会修改原有类的结构体，因此无法为类添加新的实例变量。
• 不能覆盖原有方法。 分类只能为类添加新方法，不能覆盖或修改原有方法。
• 不能修改原有属性。 分类只能为类添加新属性，不能修改或删除原有属性。

分类的结构体里面有哪些成员？

• class_ro_t ：指向原有类的指针。
• superclass ：指向原有类的超类的指针。
• ro_meta ：指向原有类的元类指针。
• methods ：包含分类添加的新方法的列表。
• properties ：包含分类添加的新属性的列表。

2. Atomic 的实现机制：揭秘线程安全背后的秘密

Atomic 是 Objective-C 中用于保证多线程并发访问变量时数据一致性的一个特性。它通过原子操作的方式，确保在多线程环境下对变量的读写操作是不可中断的。

Atomic 的实现机制：

Atomic 使用硬件提供的原子指令，如 compare-and-swap（CAS）和 fetch-and-add（FAA）等，来实现对变量的原子操作。这些指令保证了对变量的读写操作要么完全成功，要么完全失败，不会出现中途中断的情况。

为什么不能保证绝对的线程安全：

尽管 Atomic 使用了原子指令，但它仍然无法保证绝对的线程安全。这是因为：

• 数据依赖性： 原子操作只能保证单个变量的原子性，而无法保证多个变量之间的原子性。例如，两个线程同时对两个不同的变量进行原子操作，仍然可能出现数据竞争的情况。
• 死锁： 在某些情况下，Atomic 操作可能会导致死锁。例如，两个线程同时尝试对同一个变量进行 CAS 操作，如果两个线程的期望值都相同，那么 CAS 操作会一直失败，导致死锁。

示例：

假设有两个线程同时对一个共享的计数器进行递增操作。如果计数器没有使用 Atomic 特性，那么线程可能会交替执行，导致计数器的值不准确。

// 非线程安全计数器
int counter = 0;

// 线程 1
counter++;

// 线程 2
counter++;

在上述代码中，如果线程 1 和线程 2 同时执行，那么最终计数器的值可能是 1，而不是 2。这是因为线程 1 在读取计数器的值后，线程 2 可能会修改计数器的值，导致线程 1 的递增操作基于旧的值进行，最终导致计数器值不准确。

而如果使用 Atomic 特性，则可以保证计数器的递增操作是不可中断的，从而保证计数器的值始终准确。

// 线程安全计数器
__atomic int counter = 0;

// 线程 1
counter++;

// 线程 2
counter++;

在上述代码中，由于使用 Atomic 特性，线程 1 和线程 2 对计数器的递增操作是不可中断的，因此最终计数器的值始终为 2。

3. 如何在 Swift 中自定义操作符：掌握语法和用例

自定义操作符可以扩展 Swift 语言的功能，为其添加新的操作符来执行特定的任务。它允许你编写更简洁、更具表现力的代码。

语法：

自定义操作符的语法如下：

prefix operator <#operator name#> {
  <#operator implementation#>
}

或者

infix operator <#operator name#> {
  <#operator implementation#>
}

用例：

自定义操作符可以用于各种场景，例如：

• 数学运算：自定义加法或乘法操作符以支持矩阵或复数等自定义数据类型。
• 集合操作：自定义集合运算符以支持自定义集合类型的并集、交集或差集运算。
• 比较运算：自定义比较运算符以支持自定义数据类型之间的比较。

示例：

自定义一个加法操作符来支持矩阵的加法运算：

prefix operator + {
  return Matrix(rows: self.rows, columns: self.columns, elements: zip(self.elements, other.elements).map { $0 + $1 })
}

4. 理解 GCD 的队列和分派组：并发编程的基石

GCD（Grand Central Dispatch）是 Apple 提供的高性能并发编程框架。它提供了一组 API，用于管理并发任务的执行。

队列：

队列是 GCD 中用于执行任务的抽象。队列可以是串行的或并发的。串行队列一次只执行一个任务，而并发队列可以同时执行多个任务。

分派组：

分派组允许你跟踪并发任务的进度，并等待所有任务完成。你可以在分派组中添加和移除任务，并且可以等待分派组中所有任务完成或超时。

示例：

使用 GCD 并发执行下载任务：

let group = DispatchGroup()
let urls = ["url1", "url2", "url3"]

for url in urls {
  group.enter()
  URLSession.shared.dataTask(with: URL(string: url)!) { _, _, _ in
    group.leave()
  }.resume()
}

group.notify(queue: .main) {
  // 所有下载任务完成
}

5. 使用 Swift 的协议扩展：灵活且可扩展的代码重用

协议扩展允许你为现有的协议添加新的方法、属性和要求。它提供了一种灵活且可扩展的方式来重用代码。

语法：

协议扩展的语法如下：

extension <#protocol name#> {
  <#extension implementation#>
}

用例：

协议扩展可以用于各种场景，例如：

• 添加默认实现：为协议中声明的方法提供默认实现。
• 扩展现有功能：为协议添加新的方法或属性。
• 强制执行要求：为协议添加新的要求，使遵循该协议的类型必须实现这些要求。

示例：

为 Equatable 协议添加一个比较两个日期的方法：

extension Equatable where Self: Date {
  static func ==(lhs: Self, rhs: Self) -> Bool {
    return lhs.compare(rhs) == .orderedSame
  }
}

常见问题解答：

• 为什么分类不能覆盖原有方法？
  因为分类不会修改原有类的实现，它只能通过关联对象的方式动态地添加新的方法。

• Atomic 特性可以保证绝对的线程安全吗？
  不，它无法保证绝对的线程安全，因为它无法保证多个变量之间的原子性和避免死锁。

• 自定义操作符的优先级是如何决定的？
  自定义操作符的优先级由其声明中指定的优先级（例如 prefix 或 infix）决定。

• GCD 中的分派组有什么好处？
  分派组允许你跟踪并发任务的进度，并等待所有任务完成，这对于协调并发操作非常有用。

• 协议扩展与继承有什么区别？
  协议扩展允许你为现有的协议添加新的功能，而继承允许你从基类继承方法和属性。协议扩展更灵活，因为它不会改变原有类型的实现。