理解objc_msgSend的作用

“好記性不如爛筆頭”,雖然我不是用的筆。但是敲一遍對(duì)我來(lái)說(shuō)效果肯定比單純的看一遍效果更好?。。?/h3>


在對(duì)象上調(diào)用方法是OC中經(jīng)常使用的功能,用OC的術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)這叫做“傳遞消息”。消息有“名稱(name)”和“選擇子(selector)”,可以接受參數(shù),也可以返回值。

OC是C的超集,C語(yǔ)言使用“靜態(tài)綁定”,也就是說(shuō)在編譯期就能決定運(yùn)行時(shí)所應(yīng)調(diào)用的函數(shù)。如下代碼:

圖1

如果不考慮內(nèi)聯(lián)(inline),那么編譯器在編譯代碼的時(shí)候就已經(jīng)知道程序中有printHello和printGoodbye這兩個(gè)函數(shù)了,于是會(huì)直接生成調(diào)用這些函數(shù)的指令。而函數(shù)地址實(shí)際上是硬編碼在指令之中的。若是將剛才那段代碼寫成下面這樣,就得使用“動(dòng)態(tài)綁定”了。

圖2

編譯器在這種情況下生成的指令和圖1中的不同。

在OC中如果向某個(gè)對(duì)象傳遞消息,那就會(huì)使用動(dòng)態(tài)綁定機(jī)制來(lái)決定需要調(diào)用的方法。在底層,所有方法都是普通的C函數(shù),然而對(duì)象受到消息之后,究竟該調(diào)用哪個(gè)方法則完全在運(yùn)行期決定,甚至可以在程序運(yùn)行時(shí)改變,這些特性使得OC成為了一門真正的動(dòng)態(tài)語(yǔ)言。

在OC中給對(duì)象發(fā)送消息可以這樣來(lái)寫:

圖3

someObj是接收者(receiver),messageName叫做選擇子(selector),選擇子和參數(shù)合起來(lái)稱為“消息(message)”。編譯器看到此消息后,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)乃是消息傳遞機(jī)制中的核心函數(shù),叫做objc_msgSend,其原型如下:

圖4

這是個(gè)參數(shù)可變的函數(shù),能接受兩個(gè)和兩個(gè)以上的參數(shù),第一個(gè)參數(shù)代表接收者,第二個(gè)參數(shù)是選擇子(SEL是選擇子的類型),后續(xù)的參數(shù)就是消息中的那些參數(shù),其順序不變。編譯器會(huì)把圖3中的消息轉(zhuǎn)換成如下函數(shù):

圖5

objc_msgSend函數(shù)會(huì)依據(jù)接收者與選擇子的類型來(lái)調(diào)用適當(dāng)?shù)姆椒?。為了完成此操作,該方法需要在接收者所屬的類中搜尋其“方法列表”,如果能找到與選擇子名稱相符的方法,就調(diào)至其實(shí)現(xiàn)代碼。如果找不到就沿著繼承體系繼續(xù)向上查找,等找到合適的方法之后再跳轉(zhuǎn)。如果最終都找不到,那就執(zhí)行“消息轉(zhuǎn)發(fā)”操作。

當(dāng)找到相符的方法之后,objc_msgSend會(huì)將匹配結(jié)果緩存在“快速映射表”里,每個(gè)類都會(huì)有這么一塊緩存,如果稍后還向該類發(fā)送此消息,那么執(zhí)行起來(lái)就會(huì)很快了。

上面所敘述的只是部分消息的調(diào)用過(guò)程,其實(shí)還有一些其他的“邊界情況”,這時(shí)候需要交由OC運(yùn)行環(huán)境中的另外一些函數(shù)來(lái)處理:

1、objc_msgSend_stret:如果待發(fā)送的消息要返回結(jié)構(gòu)體,那么可交由此函數(shù)處理。只有當(dāng)CPU的寄存器能夠容納得下消息返回類型時(shí),這個(gè)函數(shù)才能處理此消息。假如無(wú)法容納的時(shí)候(比如結(jié)構(gòu)體太大),那么由另一個(gè)函數(shù)執(zhí)行派發(fā)。此時(shí),那個(gè)函數(shù)會(huì)通過(guò)分配在棧上的某個(gè)變量來(lái)處理消息所返回的結(jié)構(gòu)體。

2、objc_msgSend_fpret:如果消息返回的是浮點(diǎn)數(shù)....。書上說(shuō)這個(gè)函數(shù)是為了處理x86等架構(gòu)CPU中某些令人稍覺驚訝的奇怪狀況。

3、objc_msgSendSuper:給超類發(fā)消息,如[super message:paramater],那么就需要此函數(shù)來(lái)處理

猜測(cè):stret->struct return、fpret->float point return

剛才提到,objc_msgSend等函數(shù)一旦找到應(yīng)該調(diào)用的方法實(shí)現(xiàn)之后,就會(huì)“跳轉(zhuǎn)過(guò)去”。之所以能這樣做,是因?yàn)镺C對(duì)象的每個(gè)方法可以視為簡(jiǎn)單的C函數(shù),其原型如下:

圖6

注:書中說(shuō)“真正的函數(shù)名和上面寫的可能不太一樣,筆者用類(Class)和選擇子(selector)來(lái)命名是想解釋其工作原理”

每個(gè)類都有一張表格,表格里面存的都是指針,每個(gè)指針都會(huì)指向這種函數(shù),而選擇子的名稱則是查表時(shí)候所使用的“鍵”。objc_messageSend等函數(shù)正是通過(guò)這張表格來(lái)尋找應(yīng)該執(zhí)行的方法并跳轉(zhuǎn)到其實(shí)現(xiàn)的。圖6中原型的樣子和objc_messageSend很像,這不是巧合,而且為了利用“尾調(diào)用優(yōu)化”技術(shù),令“跳轉(zhuǎn)到方法的實(shí)現(xiàn)”更加簡(jiǎn)單一些。

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