Runtime 03 - objc_msgSend、super

Objective-C 的消息機(jī)制

• Objective-C 中的方法調(diào)用其實(shí)都是被編譯器轉(zhuǎn)換成了對 objc_msgSend 函數(shù)的調(diào)用必逆，給 receiver（方法調(diào)用者）發(fā)送了一條消息（selector：方法名）怠堪。
• objc_msgSend 函數(shù)底層有 3 大階段：
  1. 消息發(fā)送（當(dāng)前類韧献、父類中查找）。
  2. 動態(tài)方法解析研叫。
  3. 消息轉(zhuǎn)發(fā)锤窑。

> objc_msgSend 源碼解讀順序
> 1. objc-msg-arm64.s
>   - ENTRY                  _objc_msgSend    // _objc_msgSend 函數(shù)入口
>       - b.le               LNilOrTagged     // 判斷 receiver 是否為 nil
>           - b.eq           LReturnZero      // 如果 receiver 為 nil，流程結(jié)束
>       - CacheLookup        NORMAL           // 從緩存中查找方法嚷炉，進(jìn)入 CacheLookup
>   - .macro                 CacheLookup      
>       - CacheHit           $0               // 找到了方法渊啰，進(jìn)入 CacheHit
>       - CheckMiss          $0               // 沒有找到方法，進(jìn)入 CheckMiss
>   - .macro                 CacheHit         
>       - .if                $0 == NORMAL     // 如果參數(shù)為 NORMAL申屹，直接調(diào)用
>           - MESSENGER_END_FAST
>           - br             x17              // 調(diào)用方法
>   - .macro                 CheckMiss      
>           - .elseif        $0 == NORMAL     // 調(diào)用 __objc_msgSend_uncached
>               - cbz        x9, __objc_msgSend_uncached
>   - STATIC_ENTRY           __objc_msgSend_uncached
>       - MethodTableLookUp                   // 從方法列表中查找
>       - br                 x17              // 調(diào)用方法
>   - .macro                 MethodTableLookup
>       - bl                 __class_lookupMethodAndLoadCache3 // 調(diào)用 C++ 函數(shù)
>       - mov                x17, x0          // 將方法返回 __objc_msgSend_uncached
> 2. objc-runtime-new.mm
>   - _class_lookupMethodAndLoadCache3
>       - return lookUpImpOrForward
>   - lookUpImpOrForward
>       - cache_getImp                          // 從 reveiverClass 的緩存中查找
>           - return imp                        // 找到方法后返回 IMP
>       - getMethodNoSuper_nolock               // 從 reveiverClass 的方法列表中查找
>           - search_method_list                // 從方法列表中查找
>               - log_and_fill_cache            // 找到方法進(jìn)行緩存
>               - return imp                    // 返回 IMP
>       - for (Class curClass = cls->superclass; 
>              curClass != nil; 
>              curClass = curClass->superclass)  // 從 superClass 中查找
>           - cache_getImp                       // 從 superClass 的緩存中查找
>               - log_and_fill_cache             // 找到方法緩存緩存到 reveiverClass
>               - return imp                     // 返回 IMP
>           - getMethodNoSuper_nolock            // 從 superClass 的方法列表中查找
>               - search_method_list             // 從方法列表中查找       
>               - log_and_fill_cache             // 找到方法緩存緩存到 reveiverClass
>               - return imp                     // 返回 IMP
>       - _class_resolveInstanceMethod           // 沒有找到方法绘证，進(jìn)行動態(tài)方法解析
>           - if (!cls->isMetaClass())               
>               - _class_resolveInstanceMethod   // 動態(tài)解析實(shí)例方法
>           - else 
>               - _class_resolveClassMethod      // 動態(tài)解析類方法
>               - if (!lookUpImpOrNil())         // 類方法解析失敗會嘗試解析實(shí)例方法
>                   - _class_resolveInstanceMethod
>       - return (IMP)_objc_msgForward_impcache  // 動態(tài)方法解析失敗，嘗試消息轉(zhuǎn)發(fā)
> 
> 3. objc-msg-arm64.s
>   - STATIC_ENTRY           __objc_msgForward_impcache // 從 C++ 函數(shù)調(diào)用到這里
>   - ENTRY                  __objc_msgForward          // 嘗試消息轉(zhuǎn)發(fā)
> 
> 4. Core Foundation
>   - `__forwarding__`       （不開源）

objc_msgSend 01 - 消息發(fā)送

• objc_msgSend：

  • 函數(shù)簽名：objc_msgSend(void /* id self, SEL op, ... */)
  • 我們在 Objective-C 中的方法調(diào)用在編譯階段會被轉(zhuǎn)換為對 objc_msgSend 函數(shù)的調(diào)用哗讥。

  <br />

  例如我們編寫一段下面的代碼：
  [instance instanceFunc];
  在編譯階段會被轉(zhuǎn)換為：
  objc_msgSend(instance, sel_registerName("instanceFunc"));

如果是從 class_rw_t 中查找方法：

• 已經(jīng)排序的嚷那，二分查找。
• 沒有排序的杆煞，遍歷查找魏宽。

receiver 通過 isa 指針找到 receiverClass。
receiverClass 通過 superclass 指針找到 superClass决乎。

objc_msgSend 02 - 動態(tài)方法解析

開發(fā)者通過可以實(shí)現(xiàn)以下方法队询，來動態(tài)添加方法實(shí)現(xiàn)：

• +resolveInstanceMethod:
• +resolveClassMethod:

動態(tài)解析過后，會重新走 “消息發(fā)送” 的流程

• 從 “在 receiverClass 的 cache 中查找方法“ 這一步開始執(zhí)行构诚。

動態(tài)添加方法示例：

objc_msgSend 03 - 消息轉(zhuǎn)發(fā)

開發(fā)者可以在 forwardInvocation: 方法中自定義任何邏輯蚌斩。
以上方法都有對象方法、類方法兩個(gè)版本范嘱。

生成 NSMethodSignature

NSMethodSignature *signature = [NSMethodSignature signatureWithObjeCTypes:"i@:ii"];

MyClass *instance = [[MyClass alloc] init];
SEL sel = @selector(myFunc:param2:)
NSMethodSignature *signature = [instance methodSignatureForSelector:sel];

super

• 用 clang -rewrite-objc 指令轉(zhuǎn)換后的 C++ 代碼看送膳，super 調(diào)用，底層會轉(zhuǎn)換為對 objc_msgSendSuper 函數(shù)的調(diào)用丑蛤。
  • objc_msgSendSuper 函數(shù)接收兩個(gè)參數(shù)：

    • objc_super2：

      struct __rw_objc_super {
          struct objc_object *object;     // 消息接受者
          struct objc_object *superClass; // receiver 的 superclass
      };
      

    • SEL：
      消息（要調(diào)用的方法）叠聋。

• 通過 LLVM 中間代碼、打斷點(diǎn)或 objc 源碼看盏阶，底層是對 objc_msgSendSuper2 匯編函數(shù)的調(diào)用晒奕。
  • objc_msgSendSuper2 函數(shù)接收兩個(gè)參數(shù)：

    • objc_super2：

      struct objc_super2 { 
          id object;           // 消息接受者
          Class current_class; // receiver 的 Class 對象闻书，通過 current_class->supperclass 找到父類的 Class 對象
      };
      

    • SEL：
      消息（要調(diào)用的方法）名斟。

轉(zhuǎn)換后的 C++ 代碼作為參考，實(shí)際在底層調(diào)用的是 objc_msgSendSuper2 函數(shù)魄眉。

LLVM 中間代碼

• Objective-C 被轉(zhuǎn)換為機(jī)器碼之前砰盐，會被 LLVM 編譯器轉(zhuǎn)換為中間代碼（Intermediate Representation）。
• 生成 LLVM 中間代碼的指令為：clang -emit-llvm -S source.m
• 語法簡介（官方文檔）：
  • @ - 全局變量
  • % - 局部變量
  • alloca - 在當(dāng)前執(zhí)行的函數(shù)的堆棧幀中分配內(nèi)存，當(dāng)該函數(shù)返回到其調(diào)用者時(shí)，將自動釋放內(nèi)存
  • i32 - 32 位 4 字節(jié)的整數(shù)
  • align - 對齊
  • load - 讀出种樱，store - 寫入
  • icmp - 兩個(gè)整數(shù)值比較沦疾，返回布爾值
  • br - 選擇分支推掸，根據(jù)條件來轉(zhuǎn)向 label罪佳，不根據(jù)條件跳轉(zhuǎn)的話類似 goto
  • label - 代碼標(biāo)簽
  • call - 調(diào)用函數(shù)