傳遞消息objc_msgSend


在OC中,如果像對(duì)象傳遞消息,就會(huì)調(diào)用動(dòng)態(tài)綁定機(jī)制來(lái)絕對(duì)調(diào)用的方法,對(duì)象在接收消息時(shí)調(diào)用的方法則由運(yùn)行期決定,也可以在運(yùn)行時(shí)改變,這些特性使得OC成為一門(mén)動(dòng)態(tài)語(yǔ)言.



給對(duì)象發(fā)送一條消息如下:

id obj = [NSObject alloc];

obj = [obj init];

編譯器看到此消息時(shí),將其轉(zhuǎn)換為一條標(biāo)準(zhǔn)的C語(yǔ)言函數(shù)調(diào)用 ,所調(diào)用的函數(shù)是消息傳遞機(jī)制的核心函數(shù),叫做objc_msgSend,其原型如下

? ? void objc_msgSend ( id self, SEL cmd,.....)

第一個(gè)參數(shù)代表接收者,第二個(gè)參數(shù)代表選擇子:

這個(gè)函數(shù)完成了動(dòng)態(tài)綁定的所有事情:

1.首先它找到selector對(duì)應(yīng)的方法實(shí)現(xiàn)。因?yàn)橥粋€(gè)方法可能在不同的類(lèi)中有不同的實(shí)現(xiàn),所以我們需要依賴(lài)于接收者的類(lèi)來(lái)找到的確切的實(shí)現(xiàn)查库。

2.它調(diào)用方法實(shí)現(xiàn)缭付,并將接收者對(duì)象及方法的所有參數(shù)傳給它晓褪。

3.最后,它將實(shí)現(xiàn)返回的值作為它自己的返回值。


編譯器會(huì)把剛才消息轉(zhuǎn)化如下函數(shù):

1.

id obj =objc_msgSend([NSObject class],@selector(alloc));

? ? obj =objc_msgSend(self,@selector(init));

2.

id obj =objc_msgSend(objc_getClass("NSObject"),sel_registerName("alloc"));

? ? obj =objc_msgSend(obj,sel_registerName("init"));

3.

id obj = ((NSObject *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("NSObject"), sel_registerName("alloc"));

obj = ((id (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)obj, sel_registerName("init"));


objc_msgSend方法看清來(lái)好像返回了數(shù)據(jù),其實(shí)objc_msgSend從不返回?cái)?shù)據(jù)睛约,而是你的方法在運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)被調(diào)用后才會(huì)返回?cái)?shù)據(jù)。

objc_msgSend函數(shù)會(huì)一句接收者與選擇子的類(lèi)型調(diào)用適當(dāng)方法,會(huì)在接收者的類(lèi)中尋找"方法列表",如有與選擇子相同名稱(chēng)的方法 跳轉(zhuǎn)至方法實(shí)現(xiàn),具體步驟如下:

1.首先檢測(cè)這個(gè)selector是不是要忽略哲身。比如 Mac OS X 開(kāi)發(fā)辩涝,有了垃圾回收就不理會(huì) retain,release 這些函數(shù)勘天。

2.檢測(cè)這個(gè)selector的 target 是不是nil怔揩,Objc 允許我們對(duì)一個(gè) nil 對(duì)象執(zhí)行任何方法不會(huì) Crash捉邢,因?yàn)檫\(yùn)行時(shí)會(huì)被忽略掉。

3.如果上面兩步都通過(guò)了商膊,那么就開(kāi)始查找這個(gè)類(lèi)的實(shí)現(xiàn)IMP伏伐,先從 cache 里查找,如果找到了就運(yùn)行對(duì)應(yīng)的函數(shù)去執(zhí)行相應(yīng)的代碼翘狱。

若找不到,沿繼承體系逐級(jí)查找,一直找到 NSObject 類(lèi)為止若最終還沒(méi)有響應(yīng)方法,則跳轉(zhuǎn)至"消息轉(zhuǎn)發(fā)"操作.

在消息的傳遞中秘案,編譯器會(huì)根據(jù)情況在objc_msgSend,objc_msgSend_stret潦匈,objc_msgSendSuper,objc_msgSendSuper_stret這四個(gè)方法中選擇一個(gè)調(diào)用赚导。如果消息是傳遞給父類(lèi)茬缩,那么會(huì)調(diào)用名字帶有 Super 的函數(shù),如果消息返回值是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)而不是簡(jiǎn)單值時(shí)吼旧,會(huì)調(diào)用名字帶有 stret 的函數(shù)凰锡。當(dāng)objc_msgSend找到方法對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)時(shí),它將直接調(diào)用該方法實(shí)現(xiàn)圈暗,并將消息中所有參數(shù)都傳遞給方法實(shí)現(xiàn)掂为,同時(shí),它還將傳遞兩個(gè)隱藏參數(shù):

接受消息的對(duì)象(self所指向的內(nèi)容员串,當(dāng)前方法的對(duì)象指針)

方法選擇器(_cmd指向的內(nèi)容勇哗,當(dāng)前方法的 SEL 指針)

為解決調(diào)用速度問(wèn)題,objc_msgSend會(huì)將匹配結(jié)果緩存在類(lèi)的"快速映射表中",把選擇子緩存在其中.現(xiàn)詳細(xì)說(shuō)明類(lèi)的相關(guān)實(shí)現(xiàn)

Class

typedef struct objc_class *Class;

Class其實(shí)是指向objc_class結(jié)構(gòu)體的指針。objc_class的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下:

struct objc_class {? ?

Class isa? OBJC_ISA_AVAILABILITY;

#if !__OBJC2__? ?

Class super_class? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;

?const char *name? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;

long version ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?OBJC2_UNAVAILABLE;

long info ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?OBJC2_UNAVAILABLE;

long instance_size? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;

struct objc_ivar_list *ivars ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;

struct objc_method_list **methodLists ? ?? ?OBJC2_UNAVAILABLE;

struct objc_cache *cache ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?OBJC2_UNAVAILABLE;

struct objc_protocol_list *protocols ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;

#endif

} OBJC2_UNAVAILABLE;

從objc_class可以看到寸齐,一個(gè)運(yùn)行時(shí)類(lèi)中關(guān)聯(lián)了它的父類(lèi)指針欲诺、類(lèi)名、成員變量渺鹦、方法扰法、緩存以及附屬的協(xié)議。

其中objc_ivar_list和objc_method_list分別是成員變量列表和方法列表:

// 成員變量列表

struct objc_ivar_list {

int ivar_count? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;

#ifdef __LP64__

int space? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;

#endif

struct objc_ivar ivar_list[1]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;

}? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;


// 方法列表

struct objc_method_list {

struct objc_method_list *obsolete? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;

int method_count? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;

#ifdef __LP64__

int space ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? OBJC2_UNAVAILABLE;

#endif

struct objc_method method_list[1]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;

}

由此可見(jiàn)毅厚,我們可以動(dòng)態(tài)修改*methodList的值來(lái)添加成員方法塞颁,這也是 Category 實(shí)現(xiàn)的原理,同樣解釋了 Category 不能添加屬性的原因吸耿。這里可以參考文章:深入理解 Objective-C: Category祠锣。

objc_ivar_list結(jié)構(gòu)體用來(lái)存儲(chǔ)成員變量的列表,而objc_ivar則是存儲(chǔ)了單個(gè)成員變量的信息珍语;同理锤岸,objc_method_list結(jié)構(gòu)體存儲(chǔ)著方法數(shù)組的列表,而單個(gè)方法的信息則由objc_method結(jié)構(gòu)體存儲(chǔ)板乙。

值得注意的時(shí)是偷,objc_class中也有一個(gè) isa 指針拳氢,這說(shuō)明 Objc 類(lèi)本身也是一個(gè)對(duì)象。為了處理類(lèi)和對(duì)象的關(guān)系蛋铆,Runtime 庫(kù)創(chuàng)建了一種叫做 Meta Class(元類(lèi)) 的東西馋评,類(lèi)對(duì)象所屬的類(lèi)就叫做元類(lèi)。Meta Class 表述了類(lèi)對(duì)象本身所具備的元數(shù)據(jù)刺啦。

我們所熟悉的類(lèi)方法留特,就源自于 Meta Class。我們可以理解為類(lèi)方法就是類(lèi)對(duì)象的實(shí)例方法玛瘸。每個(gè)類(lèi)僅有一個(gè)類(lèi)對(duì)象蜕青,而每個(gè)類(lèi)對(duì)象僅有一個(gè)與之相關(guān)的元類(lèi)。

當(dāng)你發(fā)出一個(gè)類(lèi)似[NSObject alloc](類(lèi)方法)的消息時(shí)糊渊,實(shí)際上伐脖,這個(gè)消息被發(fā)送給了一個(gè)類(lèi)對(duì)象(Class Object)蛮放,這個(gè)類(lèi)對(duì)象必須是一個(gè)元類(lèi)的實(shí)例镜廉,而這個(gè)元類(lèi)同時(shí)也是一個(gè)根元類(lèi)(Root Meta Class)的實(shí)例斗幼。所有元類(lèi)的 isa 指針最終都指向根元類(lèi)。

所以當(dāng)[NSObject alloc]這條消息發(fā)送給類(lèi)對(duì)象的時(shí)候宗兼,運(yùn)行時(shí)代碼objc_msgSend()會(huì)去它元類(lèi)中查找能夠響應(yīng)消息的方法實(shí)現(xiàn)躏鱼,如果找到了,就會(huì)對(duì)這個(gè)類(lèi)對(duì)象執(zhí)行方法調(diào)用殷绍。



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