IOS面试题

Posted 2020-07-18 四叔

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

_objc_msgForward是 IMP 类型，用于消息转发的：当向一个对象发送一条消息，但它并没有实现的时候，_objc_msgForward会尝试做消息转发。

我们可以这样创建一个_objc_msgForward对象：

1	IMP msgForwardIMP = _objc_msgForward;

在上篇中的《objc中向一个对象发送消息[obj foo]和objc_msgSend()函数之间有什么关系？》曾提到objc_msgSend在“消息传递”中的作用。在“消息传递”过程中，objc_msgSend的动作比较清晰：首先在 Class 中的缓存查找 IMP （没缓存则初始化缓存），如果没找到，则向父类的 Class 查找。如果一直查找到根类仍旧没有实现，则用_objc_msgForward函数指针代替 IMP 。最后，执行这个 IMP 。

Objective-C运行时是开源的，所以我们可以看到它的实现。打开 Apple Open Source 里Mac代码里的obj包 下载一个最新版本，找到 objc-runtime-new.mm，进入之后搜索_objc_msgForward。

里面有对_objc_msgForward的功能解释：

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/*********************************************************************** * lookUpImpOrForward. * The standard IMP lookup.  * initialize==NO tries to avoid +initialize (but sometimes fails) * cache==NO skips optimistic unlocked lookup (but uses cache elsewhere) * Most callers should use initialize==YES and cache==YES. * inst is an instance of cls or a subclass thereof, or nil if none is known.  *   If cls is an un-initialized metaclass then a non-nil inst is faster. * May return _objc_msgForward_impcache. IMPs destined for external use  *   must be converted to _objc_msgForward or _objc_msgForward_stret. *   If you don‘t want forwarding at all, use lookUpImpOrNil() instead. **********************************************************************/

对 objc-runtime-new.mm文件里与_objc_msgForward有关的三个函数使用伪代码展示下：

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//  objc-runtime-new.mm 文件里与 _objc_msgForward 有关的三个函数使用伪代码展示 //  Created by https://github.com/ChenYilong //  Copyright (c)  微博@ios程序犭袁(http://weibo.com/luohanchenyilong/). All rights reserved. //  同时，这也是 obj_msgSend 的实现过程   id objc_msgSend(id self, SEL op, ...) {     if (!self) return nil;     IMP imp = class_getMethodImplementation(self->isa, SEL op);     imp(self, op, ...); //调用这个函数，伪代码... }   //查找IMP IMP class_getMethodImplementation(Class cls, SEL sel) {     if (!cls || !sel) return nil;     IMP imp = lookUpImpOrNil(cls, sel);     if (!imp) return _objc_msgForward; //_objc_msgForward 用于消息转发     return imp; }   IMP lookUpImpOrNil(Class cls, SEL sel) {     if (!cls->initialize()) {         _class_initialize(cls);     }       Class curClass = cls;     IMP imp = nil;     do { //先查缓存,缓存没有时重建,仍旧没有则向父类查询         if (!curClass) break;         if (!curClass->cache) fill_cache(cls, curClass);         imp = cache_getImp(curClass, sel);         if (imp) break;     } while (curClass = curClass->superclass);       return imp; }

虽然Apple没有公开_objc_msgForward的实现源码，但是我们还是能得出结论：

_objc_msgForward是一个函数指针（和 IMP 的类型一样），是用于消息转发的：当向一个对象发送一条消息，但它并没有实现的时候，_objc_msgForward会尝试做消息转发。

在上篇中的《objc中向一个对象发送消息[obj foo]和objc_msgSend()函数之间有什么关系？》曾提到objc_msgSend在“消息传递”中的作用。在“消息传递”过程中，objc_msgSend的动作比较清晰：首先在 Class 中的缓存查找 IMP （没缓存则初始化缓存），如果没找到，则向父类的 Class 查找。如果一直查找到根类仍旧没有实现，则用_objc_msgForward函数指针代替 IMP 。最后，执行这个 IMP 。

为了展示消息转发的具体动作，这里尝试向一个对象发送一条错误的消息，并查看一下_objc_msgForward是如何进行转发的。

首先开启调试模式、打印出所有运行时发送的消息： 可以在代码里执行下面的方法：

1	(void)instrumentObjcMessageSends(YES);

或者断点暂停程序运行，并在 gdb 中输入下面的命令：

1	call (void)instrumentObjcMessageSends(YES)

以第二种为例，操作如下所示：

之后，运行时发送的所有消息都会打印到/tmp/msgSend-xxxx文件里了。

终端中输入命令前往：

1	open /private/tmp

可能看到有多条，找到最新生成的，双击打开

在模拟器上执行执行以下语句（这一套调试方案仅适用于模拟器，真机不可用，关于该调试方案的拓展链接： Can the messages sent to an object in Objective-C be monitored or printed out? ），向一个对象发送一条错误的消息：

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// //  main.m //  CYLObjcMsgForwardTest // //  Created by http://weibo.com/luohanchenyilong/. //  Copyright (c) 2015年 微博@iOS程序犭袁. All rights reserved. //   #import #import "AppDelegate.h" #import "CYLTest.h"   int main(int argc, char * argv[]) {     @autoreleasepool {         CYLTest *test = [[CYLTest alloc] init];         [test performSelector:(@selector(iOS程序犭袁))];         return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));     } }

你可以在/tmp/msgSend-xxxx（我这一次是/tmp/msgSend-9805）文件里，看到打印出来：

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+ CYLTest NSObject initialize + CYLTest NSObject alloc - CYLTest NSObject init - CYLTest NSObject performSelector: + CYLTest NSObject resolveInstanceMethod: + CYLTest NSObject resolveInstanceMethod: - CYLTest NSObject forwardingTargetForSelector: - CYLTest NSObject forwardingTargetForSelector: - CYLTest NSObject methodSignatureForSelector: - CYLTest NSObject methodSignatureForSelector: - CYLTest NSObject class - CYLTest NSObject doesNotRecognizeSelector: - CYLTest NSObject doesNotRecognizeSelector: - CYLTest NSObject class

结合《NSObject官方文档》，排除掉 NSObject 做的事，剩下的就是_objc_msgForward消息转发做的几件事：

1. 调用resolveInstanceMethod:方法 (或 resolveClassMethod:)。允许用户在此时为该 Class 动态添加实现。如果有实现了，则调用并返回YES，那么重新开始objc_msgSend流程。这一次对象会响应这个选择器，一般是因为它已经调用过class_addMethod。如果仍没实现，继续下面的动作。

2. 调用forwardingTargetForSelector:方法，尝试找到一个能响应该消息的对象。如果获取到，则直接把消息转发给它，返回非 nil 对象。否则返回 nil ，继续下面的动作。注意，这里不要返回 self ，否则会形成死循环。

3. 调用methodSignatureForSelector:方法，尝试获得一个方法签名。如果获取不到，则直接调用doesNotRecognizeSelector抛出异常。如果能获取，则返回非nil：创建一个 NSlnvocation 并传给forwardInvocation:。

4. 调用forwardInvocation:方法，将第3步获取到的方法签名包装成 Invocation 传入，如何处理就在这里面了，并返回非ni。

5. 调用doesNotRecognizeSelector: ，默认的实现是抛出异常。如果第3步没能获得一个方法签名，执行该步骤。

上面前4个方法均是模板方法，开发者可以override，由 runtime 来调用。最常见的实现消息转发：就是重写方法3和4，吞掉一个消息或者代理给其他对象都是没问题的

也就是说_objc_msgForward在进行消息转发的过程中会涉及以下这几个方法：

1. resolveInstanceMethod:方法 (或 resolveClassMethod:)。

2. forwardingTargetForSelector:方法

3. methodSignatureForSelector:方法

4. forwardInvocation:方法

5. doesNotRecognizeSelector: 方法

下面回答下第二个问题“直接_objc_msgForward调用它将会发生什么？”

直接调用_objc_msgForward是非常危险的事，如果用不好会直接导致程序Crash，但是如果用得好，能做很多非常酷的事。

就好像跑酷，干得好，叫“耍酷”，干不好就叫“作死”。

正如前文所说：

_objc_msgForward是 IMP 类型，用于消息转发的：当向一个对象发送一条消息，但它并没有实现的时候，_objc_msgForward会尝试做消息转发。

如何调用_objc_msgForward？ _objc_msgForward隶属 C 语言，有三个参数 ：

首先了解下如何调用 IMP 类型的方法，IMP类型是如下格式：

为了直观，我们可以通过如下方式定义一个 IMP类型 ：

1	typedef void (*voidIMP)(id, SEL, ...)

一旦调用_objc_msgForward，将跳过查找 IMP 的过程，直接触发“消息转发”，

如果调用了_objc_msgForward，即使这个对象确实已经实现了这个方法，你也会告诉objc_msgSend：

“我没有在这个对象里找到这个方法的实现”

想象下objc_msgSend会怎么做？通常情况下，下面这张图就是你正常走objc_msgSend过程，和直接调用_objc_msgForward的前后差别：

有哪些场景需要直接调用_objc_msgForward？最常见的场景是：你想获取某方法所对应的NSInvocation对象。举例说明：

JSPatch （Github 链接）就是直接调用_objc_msgForward来实现其核心功能的：

JSPatch 以小巧的体积做到了让JS调用/替换任意OC方法，让iOS APP具备热更新的能力。

作者的博文《JSPatch实现原理详解》详细记录了实现原理，有兴趣可以看下。

26. runtime如何实现weak变量的自动置nil？

runtime 对注册的类， 会进行布局，对于 weak 对象会放入一个 hash 表中。 用 weak 指向的对象内存地址作为 key，当此对象的引用计数为0的时候会 dealloc，假如 weak 指向的对象内存地址是a，那么就会以a为键， 在这个 weak 表中搜索，找到所有以a为键的 weak 对象，从而设置为 nil。

在上篇中的《runtime 如何实现 weak 属性》有论述。（注：在上篇的《使用runtime Associate方法关联的对象，需要在主对象dealloc的时候释放么？》里给出的“对象的内存销毁时间表”也提到__weak引用的解除时间。）

我们可以设计一个函数（伪代码）来表示上述机制：

objc_storeWeak(&a, b)函数：

objc_storeWeak函数把第二个参数--赋值对象（b）的内存地址作为键值key，将第一个参数--weak修饰的属性变量（a）的内存地址（&a）作为value，注册到 weak 表中。如果第二个参数（b）为0（nil），那么把变量（a）的内存地址（&a）从weak表中删除，

你可以把objc_storeWeak(&a, b)理解为：objc_storeWeak(value, key)，并且当key变nil，将value置nil。

在b非nil时，a和b指向同一个内存地址，在b变nil时，a变nil。此时向a发送消息不会崩溃：在Objective-C中向nil发送消息是安全的。

而如果a是由assign修饰的，则： 在b非nil时，a和b指向同一个内存地址，在b变nil时，a还是指向该内存地址，变野指针。此时向a发送消息极易崩溃。

下面我们将基于objc_storeWeak(&a, b)函数，使用伪代码模拟“runtime如何实现weak属性”：

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// 使用伪代码模拟：runtime如何实现weak属性 // http://weibo.com/luohanchenyilong/ // https://github.com/ChenYilong    id obj1;  objc_initWeak(&obj1, obj); /*obj引用计数变为0，变量作用域结束*/  objc_destroyWeak(&obj1);

下面对用到的两个方法objc_initWeak和objc_destroyWeak做下解释：

总体说来，作用是： 通过objc_initWeak函数初始化“附有weak修饰符的变量（obj1）”，在变量作用域结束时通过objc_destoryWeak函数释放该变量（obj1）。

下面分别介绍下方法的内部实现：

objc_initWeak函数的实现是这样的：在将“附有weak修饰符的变量（obj1）”初始化为0（nil）后，会将“赋值对象”（obj）作为参数，调用objc_storeWeak函数。

1 2	obj1 = 0； obj_storeWeak(&obj1, obj);

也就是说：

weak 修饰的指针默认值是 nil （在Objective-C中向nil发送消息是安全的）

然后obj_destroyWeak函数将0（nil）作为参数，调用objc_storeWeak函数。

1	objc_storeWeak(&obj1, 0);

前面的源代码与下列源代码相同。

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// 使用伪代码模拟：runtime如何实现weak属性 // http://weibo.com/luohanchenyilong/ // https://github.com/ChenYilong   id obj1; obj1 = 0; objc_storeWeak(&obj1, obj); /* ... obj的引用计数变为0，被置nil ... */ objc_storeWeak(&obj1, 0);

objc_storeWeak函数把第二个参数--赋值对象（obj）的内存地址作为键值，将第一个参数--weak修饰的属性变量（obj1）的内存地址注册到 weak 表中。如果第二个参数（obj）为0（nil），那么把变量（obj1）的地址从weak表中删除。

27. 能否向编译后得到的类中增加实例变量？能否向运行时创建的类中添加实例变量？为什么？

• 不能向编译后得到的类中增加实例变量；

• 能向运行时创建的类中添加实例变量；

解释下：

• 因为编译后的类已经注册在 runtime 中，类结构体中的 objc_ivar_list 实例变量的链表 和 instance_size 实例变量的内存大小已经确定，同时runtime 会调用 class_setIvarLayout 或 class_setWeakIvarLayout 来处理 strong weak 引用。所以不能向存在的类中添加实例变量；

• 运行时创建的类是可以添加实例变量，调用 class_addIvar 函数。但是得在调用 objc_allocateClassPair 之后，objc_registerClassPair 之前，原因同上。

28. runloop和线程有什么关系？

总的说来，Run loop，正如其名，loop表示某种循环，和run放在一起就表示一直在运行着的循环。实际上，run loop和线程是紧密相连的，可以这样说run loop是为了线程而生，没有线程，它就没有存在的必要。Run loops是线程的基础架构部分， Cocoa 和 CoreFundation 都提供了 run loop 对象方便配置和管理线程的 run loop （以下都以 Cocoa 为例）。每个线程，包括程序的主线程（ main thread ）都有与之相应的 run loop 对象。

runloop 和线程的关系：

1. 主线程的run loop默认是启动的。

iOS的应用程序里面，程序启动后会有一个如下的main()函数

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int main(int argc, char * argv[]) { @autoreleasepool {    return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class])); } }

重点是UIApplicationMain()函数，这个方法会为main thread设置一个NSRunLoop对象，这就解释了：为什么我们的应用可以在无人操作的时候休息，需要让它干活的时候又能立马响应。

2. 对其它线程来说，run loop默认是没有启动的，如果你需要更多的线程交互则可以手动配置和启动，如果线程只是去执行一个长时间的已确定的任务则不需要。

3. 在任何一个 Cocoa 程序的线程中，都可以通过以下代码来获取到当前线程的 run loop 。

1	NSRunLoop *runloop = [NSRunLoop currentRunLoop];

参考链接：《Objective-C之run loop详解》。

29. runloop的mode作用是什么？

model 主要是用来指定事件在运行循环中的优先级的，分为：

• NSDefaultRunLoopMode（kCFRunLoopDefaultMode）：默认，空闲状态

• UITrackingRunLoopMode：ScrollView滑动时

• UIInitializationRunLoopMode：启动时

• NSRunLoopCommonModes（kCFRunLoopCommonModes）：Mode集合

苹果公开提供的 Mode 有两个：

1. NSDefaultRunLoopMode（kCFRunLoopDefaultMode）

2. NSRunLoopCommonModes（kCFRunLoopCommonModes）

30. 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？

RunLoop只能运行在一种mode下，如果要换mode，当前的loop也需要停下重启成新的。利用这个机制，ScrollView滚动过程中NSDefaultRunLoopMode（kCFRunLoopDefaultMode）的mode会切换到UITrackingRunLoopMode来保证ScrollView的流畅滑动：只能在NSDefaultRunLoopMode模式下处理的事件会影响scrllView的滑动。

如果我们把一个NSTimer对象以NSDefaultRunLoopMode（kCFRunLoopDefaultMode）添加到主运行循环中的时候, ScrollView滚动过程中会因为mode的切换，而导致NSTimer将不再被调度。

同时因为mode还是可定制的，所以：

Timer计时会被scrollView的滑动影响的问题可以通过将timer添加到NSRunLoopCommonModes（kCFRunLoopCommonModes）来解决。代码如下：

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//  // http://weibo.com/luohanchenyilong/ (微博@iOS程序犭袁) // https://github.com/ChenYilong   //将timer添加到NSDefaultRunLoopMode中 [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0      target:self      selector:@selector(timerTick:)      userInfo:nil      repeats:YES]; //然后再添加到NSRunLoopCommonModes里 NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0      target:self      selector:@selector(timerTick:)      userInfo:nil      repeats:YES]; [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

31. 猜想runloop内部是如何实现的？

一般来讲，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件但并不退出，通常的代码逻辑 是这样的：

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

或使用伪代码来展示下:

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//  // http://weibo.com/luohanchenyilong/ (微博@iOS程序犭袁) // https://github.com/ChenYilong int main(int argc, char * argv[]) {  //程序一直运行状态  while (AppIsRunning) {       //睡眠状态，等待唤醒事件       id whoWakesMe = SleepForWakingUp();       //得到唤醒事件       id event = GetEvent(whoWakesMe);       //开始处理事件       HandleEvent(event);  }  return 0; }

参考链接：

1. 《深入理解RunLoop》

2. 摘自博文CFRunLoop，原作者是微博@我就叫Sunny怎么了

32. objc使用什么机制管理对象内存？

通过 retainCount 的机制来决定对象是否需要释放。 每次 runloop 的时候，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，可以释放掉了。

33. ARC通过什么方式帮助开发者管理内存？

编译时根据代码上下文，插入 retain/release

34. 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）

分两种情况：手动干预释放时机、系统自动去释放。

1. 手动干预释放时机--指定autoreleasepool 就是所谓的：当前作用域大括号结束时释放。

2. 系统自动去释放--不手动指定autoreleasepool

   Autorelease对象会在当前的 runloop 迭代结束时释放。

   如果在一个vc的viewDidLoad中创建一个 Autorelease对象，那么该对象会在 viewDidAppear 方法执行前就被销毁了。

参考链接：《黑幕背后的Autorelease》

35. BAD_ACCESS在什么情况下出现？

访问了野指针，比如对一个已经释放的对象执行了release、访问已经释放对象的成员变量或者发消息。 死循环

36. 苹果是如何实现autoreleasepool的？

autoreleasepool以一个队列数组的形式实现,主要通过下列三个函数完成.

1. objc_autoreleasepoolPush

2. objc_autoreleasepoolPop

3. objc_aurorelease

看函数名就可以知道，对autorelease分别执行push，和pop操作。销毁对象时执行release操作。

37. 使用block时什么情况会发生引用循环，如何解决？

一个对象中强引用了block，在block中又使用了该对象，就会发射循环引用。 解决方法是将该对象使用__weak或者__block修饰符修饰之后再在block中使用。

1. id weak weakSelf = self; 或者 weak __typeof(&*self)weakSelf = self该方法可以设置宏

2. id __block weakSelf = self;

38. 在block内如何修改block外部变量？

默认情况下，在block中访问的外部变量是复制过去的，即：写操作不对原变量生效。但是你可以加上__block来让其写操作生效，示例代码如下:

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__block int a = 0; void  (^foo)(void) = ^{      a = 1;  } f00();  //这里，a的值被修改为1

参考链接：微博@唐巧_boy的著作《iOS开发进阶》中的第11.2.3章节

39. 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？

系统的某些block api中，UIView的block版本写动画时不需要考虑，但也有一些api 需要考虑：

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 ）没有问题，比如这些：

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[UIView animateWithDuration:duration animations:^{ [self.superview layoutIfNeeded]; }];  [[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{ self.someProperty = xyz; }];  [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserverForName:@"someNotification"                                                    object:nil                             queue:[NSOperationQueue mainQueue]                                              usingBlock:^(NSNotification * notification) {                                                     self.someProperty = xyz; }];

这些情况不需要考虑“引用循环”。

但如果你使用一些参数中可能含有 ivar 的系统 api ，如 GCD 、NSNotificationCenter就要小心一点：比如GCD 内部如果引用了 self，而且 GCD 的其他参数是 ivar，则要考虑到循环引用：

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__weak __typeof__(self) weakSelf = self; dispatch_group_async(_operationsGroup, _operationsQueue, ^ { __typeof__(self) strongSelf = weakSelf; [strongSelf doSomething]; [strongSelf doSomethingElse]; } );

类似的：

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__weak __typeof__(self) weakSelf = self;   _observer = [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserverForName:@"testKey"                                                                 object:nil                                                                  queue:nil                                                             usingBlock:^(NSNotification *note) {       __typeof__(self) strongSelf = weakSelf;       [strongSelf dismissModalViewControllerAnimated:YES];   }];

self --> _observer --> block --> self 显然这也是一个循环引用。

40. GCD的队列（dispatch_queue_t）分哪两种类型？

1. 串行队列Serial Dispatch Queue

2. 并行队列Concurrent Dispatch Queue

41. 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追加block到Global Group Queue,这些block如果全部执行完毕，就会执行Main Dispatch Queue中的结束处理的block。

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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, ^{ /*加载图片1 */ }); dispatch_group_async(group, queue, ^{ /*加载图片2 */ }); dispatch_group_async(group, queue, ^{ /*加载图片3 */ });  dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{         // 合并图片 });

42. dispatch_barrier_async的作用是什么？

在并行队列中，为了保持某些任务的顺序，需要等待一些任务完成后才能继续进行，使用 barrier 来等待之前任务完成，避免数据竞争等问题。 dispatch_barrier_async 函数会等待追加到Concurrent Dispatch Queue并行队列中的操作全部执行完之后，然后再执行 dispatch_barrier_async 函数追加的处理，等 dispatch_barrier_async 追加的处理执行结束之后，Concurrent Dispatch Queue才恢复之前的动作继续执行。

打个比方：比如你们公司周末跟团旅游，高速休息站上，司机说：大家都去上厕所，