引言
OC是一門動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)語(yǔ)言，其方法調(diào)用其實(shí)就跟C++或者Java或其他面向?qū)ο笳Z(yǔ)言中的方法調(diào)用差不多，只是形式有些不一樣而已。而OC得方法調(diào)用的術(shù)語(yǔ)為消息，下文我以消息來(lái)稱方法調(diào)用。下面將詳細(xì)介紹為什么OC是動(dòng)態(tài)的，以及編譯器在不為人知的背后做了什么事情。
在深入了解消息之前，必須要先了解三個(gè)必備的概念：1.Class 2.SEL 3.IMP，它們分別在objc/objc.h中的定義：
typedef struct objc_class *Class;
typedef struct objc_object {
? ? ?Class isa;
} *id;
typedef struct objc_selector? *SEL;
typedef id (*IMP)(id, SEL, ...);
Class的含義:
Class是一個(gè)指向 objc_class 的結(jié)構(gòu)體指針，這個(gè)結(jié)構(gòu)體標(biāo)識(shí)每一個(gè)類的類結(jié)構(gòu)。而 objc_class在 objc/objc_class.h 中定義如下:
struct objc_class {
? ? struct objc_class * isa;
? ? struct objc_class *super_class;? /*父類*/
? ? const char *name;/*類名字*/
? ? long version;/*版本信息*/
? ? long info;/*類信息*/
? ? long instance_size;/*實(shí)例大小*/
? ? struct objc_ivar_list *ivars;/*實(shí)例參數(shù)鏈表*/
? ? struct objc_method_list **methodLists;/*方法鏈表*/
? ? struct objc_cache *cache;/*方法緩存*/
? ? struct objc_protocol_list *protocols;/*協(xié)議鏈表*/
};
所以 Class 是指向類的結(jié)構(gòu)體的指針，這個(gè)類的結(jié)構(gòu)體含有一個(gè)指向父類類結(jié)構(gòu)體的指針，該類方法的鏈表，該類方法的緩存以及其他必要信息。
每一個(gè)類實(shí)例對(duì)象的第一個(gè)實(shí)例變量是一個(gè)指向該對(duì)象的類結(jié)構(gòu)的指針，叫做 isa。通過(guò) isa，對(duì)象可以訪問(wèn)它對(duì)應(yīng)的類以及對(duì)應(yīng)類的父類，如圖所示：
我們知道 id 是一個(gè)指向 objc_object 結(jié)構(gòu)體的指針，它是一個(gè)不確定類型，該結(jié)構(gòu)體只有一個(gè)成員就是 isa ，所以任何繼承 NSObject 的類的對(duì)象都可以用 id 來(lái)指代，因?yàn)?NSObject 的第一個(gè)成員實(shí)例就是 isa 。
方法的含義：
這一所說(shuō)的方法鏈表存儲(chǔ)的是 Method 類型，Method 在頭文件 objc_class.h 中定義如下：
typedef struct objc_method *Method;
typedef struct objc_ method {
? ? SEL method_name; ? ? ?//方法的名稱
? ? char *method_types; ? //參數(shù)類型
? ? IMP method_imp; ? ? ? ?//具體實(shí)現(xiàn)的函數(shù)指針
};
一個(gè)方法 Method 包含了方法選表 SEL（表示方法的名稱），一個(gè) types（表示方法的參數(shù)類型），一個(gè) IMP（指向該方法的具體實(shí)現(xiàn)的函數(shù)指針）。
SEL的含義：
在引言中我們看到了SEL（方法選標(biāo)）的定義：
typedef struct objc_selector? *SEL;
它是一個(gè)指向 objc_selector 指針，表示方法的名字。不同的類可以擁有相同的 selector，因?yàn)椴煌惖膶?duì)象 performSelector 相同的 selector 時(shí)，會(huì)在各自的 selector (消息選標(biāo)) 和 address (實(shí)現(xiàn)地址) 去查找 IMP (方法的實(shí)現(xiàn))，然后這個(gè)IMP執(zhí)行具體的實(shí)現(xiàn)代碼。這是一個(gè)動(dòng)態(tài)綁定的過(guò)程，在編譯的時(shí)候，我們并不知道最終執(zhí)行哪一些代碼，只有在運(yùn)行的時(shí)候，通過(guò)selector 去查詢方法名，才能確定具體執(zhí)行什么代碼以及代碼的實(shí)現(xiàn)。
IMP的含義：
在引言中我們看到了IMP的定義為：
typedef id (*IMP)(id, SEL, ...);
IMP是一個(gè)函數(shù)指針，這個(gè)被指向的函數(shù)包含了一個(gè)接收消息的對(duì)象 id（self 指針），調(diào)用方法的選標(biāo) SEL（方法名），以及不定個(gè)數(shù)的方法參數(shù)，并返回一個(gè) id。也就是說(shuō) IMP 是消息最終調(diào)用的執(zhí)行代碼，是方法真正的實(shí)現(xiàn)代碼。
方法調(diào)用過(guò)程：
我這里設(shè)計(jì)一個(gè) Person 類的對(duì)象去調(diào)用方法eat：
Person *person = [[Person alloc] init];
[person eat];
對(duì) eat 的調(diào)用，編譯器會(huì)通過(guò)運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)插入一些代碼，將其轉(zhuǎn)化為對(duì)方法具體實(shí)現(xiàn) IMP 的調(diào)用，而這個(gè) IMP 是通過(guò)在 Person 的類結(jié)構(gòu)中的方法鏈表中找到 eat 的方法選標(biāo) SEL 對(duì)應(yīng)的具體方法實(shí)現(xiàn)。
上面提及編譯器插入的一些代碼是什么代碼？下面展開(kāi)這個(gè)話題。
消息函數(shù)obj_msgSend：
編譯器會(huì)將方法轉(zhuǎn)換為消息函數(shù)objc_msgSend的調(diào)用，這個(gè)函數(shù)主要有兩個(gè)參數(shù)：1.消息接受者id 和 2.消息對(duì)應(yīng)的方法選標(biāo) SEL，這兩個(gè)參數(shù)是隱藏的無(wú)需提供給開(kāi)發(fā)者看到。此外同時(shí)會(huì)接收到消息中的任意參數(shù)，這些參數(shù)是開(kāi)發(fā)者對(duì)方法設(shè)計(jì)時(shí)所用到的參數(shù)：
id objc_msgSend(id theReceiver, SELtheSelector, ...)
如果我聲明一個(gè)Person類，并調(diào)用eat方法 ?[Person eat]; ?會(huì)被轉(zhuǎn)化為如下形式的函數(shù)：
objc_msgSend(Person, @selector(eat));
消息函數(shù) objc_msgSend?做了動(dòng)態(tài)綁定所需要的一切工作：
1.消息函數(shù)首先找到 SEL（方法選標(biāo)）對(duì)應(yīng)的 IMP（方法實(shí)現(xiàn)）；
2.然后將消息接收者對(duì)象以及方法中指定的參數(shù)傳遞給 IMP（方法實(shí)現(xiàn)）；
3.最后將方法實(shí)現(xiàn)的返回值作為該函數(shù)的返回值來(lái)返回。
上述提到編譯器方法調(diào)用的時(shí)候回自動(dòng)插入的代碼是該消息函數(shù) objc_msgSend 的代碼，我們不需要再代碼中顯示這個(gè)消息函數(shù)。當(dāng)消息函數(shù) objc_msgSend 找到對(duì)應(yīng)的 IMP （方法實(shí)現(xiàn)）時(shí)，它直接調(diào)用這個(gè)方法的實(shí)現(xiàn)，并將消息中的所有參數(shù)都傳遞給方法實(shí)現(xiàn)，同時(shí)會(huì)傳遞兩個(gè)隱藏的參數(shù)（1.消息接受者id 、 2.消息對(duì)應(yīng)的方法選標(biāo) SEL）。這些參數(shù)幫主方法實(shí)現(xiàn)獲得消息表達(dá)式的信息。在這兩個(gè)隱藏參數(shù)中，self 更有用一些。實(shí)際上，self 是在方法實(shí)現(xiàn)中訪問(wèn)消息接收者對(duì)象的實(shí)例變量的途徑。?
查找 IMP 的過(guò)程：
前面說(shuō)了，objc_msgSend 會(huì)根據(jù)方法選標(biāo) SEL 在類結(jié)構(gòu)的方法列表中查找方法實(shí)現(xiàn) IMP。這里面有文章，我們?cè)谇懊娴念惤Y(jié)構(gòu)中也看到有一個(gè)叫 objc_cache *cache 的成員，這個(gè)緩存為提高效率而存在的。每個(gè)類都有一個(gè)獨(dú)立的緩存，同時(shí)包括繼承的方法和在該類中定義的方法。
在查找IMP時(shí)：
1.首先去該類的方法 cache 中查找，如果找到了就返回它；
2.如果沒(méi)有找到，就去該類的方法列表中查找。如果在該類的方法列表中找到了，則將 IMP 返回，并將它加入cache中緩存起來(lái)。根據(jù)最近使用原則，這個(gè)方法再次調(diào)用的可能性很大，緩存起來(lái)可以節(jié)省下次調(diào)用再次查找的開(kāi)銷。
3.如果在該類的方法列表中沒(méi)找到對(duì)應(yīng)的 IMP，在通過(guò)該類結(jié)構(gòu)中的 super_class 指針在其父類結(jié)構(gòu)的方法列表中去查找，直到在某個(gè)父類的方法列表中找到對(duì)應(yīng)的 IMP，返回它，并加入 cache中；
4.如果在自身以及所有父類的方法列表中都沒(méi)有找到對(duì)應(yīng)的IMP，則看是不是可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)方法決議；
5.如果動(dòng)態(tài)方法決議沒(méi)能解決問(wèn)題，進(jìn)入消息轉(zhuǎn)發(fā)。
