『ios』-objc_msgSend 全面解析(一)

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看別人寫的框架,看到了如下代碼:

id (*objc_msgSendGetCellIdentifier)(id self, SEL _cmd) = (void *)objc_msgSend;
CGFloat (*objc_msgSendGetCellHeight)(id self, SEL _cmd) = (void *)objc_msgSend;
id (*objc_msgSendCreateCellWithIndexPath)(id self, SEL _cmd, NSIndexPath *) = (void *)objc_msgSend;
 Class cellClazz =  NSClassFromString(model.containerCellClass);
    if ([(id)cellClazz respondsToSelector:@selector(cellHeight)]) {
        CGFloat cellHeight = objc_msgSendGetCellHeight(cellClazz, NSSelectorFromString(@"cellHeight"));
        return cellHeight;
    }
    NSString *identifier = objc_msgSendGetCellIdentifier(cellClazz, NSSelectorFromString(@"cellReuseIdentifier"));

    SideSlipBaseTableViewCell *templateCell = [self.templateCellDict objectForKey:identifier];
    if (!templateCell) {
        templateCell = objc_msgSendCreateCellWithIndexPath(cellClazz, NSSelectorFromString(@"createCellWithIndexPath:"), indexPath);
        templateCell.delegate = self;
        [self.templateCellDict setObject:templateCell forKey:identifier];
    }
    //update
    [templateCell updateCellWithModel:&model indexPath:indexPath];

cell的.h文件

+ (NSString *)cellReuseIdentifier;
+ (CGFloat)cellHeight;
+ (instancetype)createCellWithIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath;

cell的.m文件

+ (NSString *)cellReuseIdentifier {
    NSAssert(NO, @"\nERROR: Must realize this function in subClass %s", __func__);
    return nil;
}
+ (instancetype)createCellWithIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath {
    NSAssert(NO, @"\nERROR: Must realize this function in subClass %s", __func__);
    return nil;
}

以前專門看過這塊的源碼,可是時間長了又忘了,從現在開始記錄吧。
一點一點來吧、
先看下面代碼

//編譯前
[xh send];
//編譯后
((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)xh, sel_registerName("send"));

oc中的方法調用實際上就是我們看到的現在這種情況,運用了objc_msgsend來發送消息。
繼續來看下面的代碼。

@interface A : NSObject
@property (nonatomic, assign) NSInteger a;
- (void)b;
+ (void)c;
@end
@implementation A
- (void)b {
    NSLog(@"b");
}
+ (void)c {
    NSLog(@"c");
}
@end
int main(int argc, char * argv[]) {
    A *aObject = [[A alloc] init];
    // 實例方法調用
    [aObject b];
    // 類方法調用
    [A c];
}

經過clang轉換之后

typedef struct objc_object A;
// objc_getClass方法
struct objc_class *objc_getClass(const char *);
// sel_registerName方法
SEL sel_registerName(const char *str) __attribute__((availability(ios,introduced=2.0)));
// 對應上述main函數
int main(int argc, char * argv[]) {
    A *aObject = ((A *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)((A *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("A"), sel_registerName("alloc")), sel_registerName("init"));
    // 實例方法調用
    ((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)aObject, sel_registerName("b"));
    // 類方法調用
    ((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("A"), sel_registerName("c"));
}

直接對比上下兩個代碼,我想有些意思應該可以明白。比如sel_registerName這個方法返回的SEL這個鬼東西。sel_registerName("alloc")), sel_registerName("init")這兩個分別對應著alloc和init方法。有木有搞懂?
上面還有兩點不同是實例方法和類方法的調用。

    // 實例方法調用
    ((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)aObject, sel_registerName("b"));
    // 類方法調用
    ((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("A"), sel_registerName("c"));

主要的區別,實例方法是aobject而類方法,則需要objc_getClass獲取這個類。
繼續往下進行。。
先看下類的構成

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;

我們都知道類是一個結構體。
那么方法的構成是什么鬼東西呢?

struct objc_method {
    SEL method_name                                          OBJC2_UNAVAILABLE;
    char *method_types                                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    IMP method_imp                                           OBJC2_UNAVAILABLE;
}

其實也是個結構體。 method_name 是方法名,method_types指的是方法的返回值和參數對照表。而method_imp其實就是一個方法指針,目的是找到這個方法。
下面有個例子

OBJC_EXPORT BOOL class_addMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types) OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);
上面的方法是給類添加實例方法。如何來用?
int c(NSString *str) {
    NSLog(@"c");
    return 0;
}
int main(int argc, char * argv[]) {
    class_addMethod([A class], @selector(c:), (IMP)c, "i@");
    A *aObject = [[A alloc] init];
    [aObject performSelector:@selector(c:)];
}
class cls  對應 [A class];
SEL name  對應  @selector(c:);
IMP imp 對應    (IMP)c
const char *types 則對應的是  “I@”;

其實前面說的都是構成之類的東西。那么objc_msgsend到底是如何工作呢?
看下面的源碼

// 首先看一下objc_msgSend的方法實現的偽代碼
id objc_msgSend(id self, SEL op, ...) {
   if (!self) return nil;
   // 關鍵代碼(a)
   IMP imp = class_getMethodImplementation(self->isa, SEL op);
   imp(self, op, ...); // 調用這個函數,偽代碼...
}
// 查找IMP
IMP class_getMethodImplementation(Class cls, SEL sel) {
    if (!cls || !sel) return nil;
    IMP imp = lookUpImpOrNil(cls, sel);
    if (!imp) {
      ... // 執行動態綁定
    }
    IMP imp = lookUpImpOrNil(cls, sel);
    if (!imp) return _objc_msgForward; // 這個是用于消息轉發的
    return imp;
}
// 遍歷繼承鏈,查找IMP
IMP lookUpImpOrNil(Class cls, SEL sel) {
    if (!cls->initialize()) {
        _class_initialize(cls);
    }
    Class curClass = cls;
    IMP imp = nil;
    do { // 先查緩存,緩存沒有時重建,仍舊沒有則向父類查詢
        if (!curClass) break;
        if (!curClass->cache) fill_cache(cls, curClass);
        imp = cache_getImp(curClass, sel);
        if (imp) break;
    } while (curClass = curClass->superclass); // 關鍵代碼(b)
    return imp;
}

首先在Class中的緩存查找imp(沒緩存則初始化緩存),如果沒找到,則向父類的Class查找。如果一直查找到根類仍舊沒有實現,則進入消息轉發的流程,四步。如果最后還沒有那么只能抱錯,至于消息轉發的流程,我會另開一篇來講述。

前面看過類方法和實例方法的objc_msgsend調用。那么有個疑問,實例方法和類方法都是存在class中的哪里,又是如何被找到的呢?
這里要涉及到幾個地方,我們知道,類中有實例方法,而很多人可能不知道,類方法實際也是實例方法,只不過是父類的實例方法。我們看過前面類的結構中,有個isa指針,這個指針是機上就是指向這個class的父類。類指向父類,父類的指針一直向上一直指向根源類。
對于實例方法我們可以去類的methodlists里去取。

IMP bIMP = class_getMethodImplementation([A class], @selector(b));

那么類方法我們只能去,mataclass中的methodlist中去取。

// 獲取A類對應的metaClass
    Class aMeta = objc_getMetaClass(class_getName([A class]));
    // 在metaClass中找類方法d
    IMP dIMP = class_getMethodImplementation(aMeta, @selector(d));
    dIMP();

很完美。

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