OC訊息機制和super關鍵字
在Objective-C裡面呼叫一個方法 [object method] ，執行時會將它翻譯成 objc_msgSend(id self, SEL op, ...) 的形式。
objc_msgSend
objc_msgSend 的實現在 objc-msg-arm.s 、 objc-msg-arm64.s 等檔案中，是通過彙編實現的。這裡主要看在 arm64 即 objc-msg-arm64.s 的實現。由於彙編不熟，裡面的實現只能連看帶猜。
ENTRY _objc_msgSend UNWIND _objc_msgSend, NoFrame MESSENGER_START cmpx0, #0// nil check and tagged pointer check b.leLNilOrTagged//(MSB tagged pointer looks negative) ldrx13, [x0]// x13 = isa andx16, x13, #ISA_MASK// x16 = class LGetIsaDone: CacheLookup NORMAL// calls imp or objc_msgSend_uncached LNilOrTagged: /* nil check，如果為空就是呼叫LReturnZero，LReturnZero裡呼叫MESSENGER_END_NIL*/ b.eqLReturnZero// nil check // tagged movx10, #0xf000000000000000 cmpx0, x10 b.hsLExtTag adrpx10, _objc_debug_taggedpointer_classes@PAGE addx10, x10, _objc_debug_taggedpointer_classes@PAGEOFF ubfxx11, x0, #60, #4 ldrx16, [x10, x11, LSL #3] bLGetIsaDone LExtTag: // ext tagged adrpx10, _objc_debug_taggedpointer_ext_classes@PAGE addx10, x10, _objc_debug_taggedpointer_ext_classes@PAGEOFF ubfxx11, x0, #52, #8 ldrx16, [x10, x11, LSL #3] bLGetIsaDone LReturnZero: // x0 is already zero movx1, #0 movid0, #0 movid1, #0 movid2, #0 movid3, #0 MESSENGER_END_NIL ret END_ENTRY _objc_msgSend 複製程式碼
上面的流程可能是這樣的：
從 CacheLookup 的註釋有兩處：
calls imp or objc_msgSend_uncached Locate the implementation for a selector in a class method cache.
即使看不懂彙編程式碼，但是從上面的註釋我們可以猜測，訊息機制會先從快取中去查詢。
__objc_msgSend_uncached
通過方法名我們可以知道，沒有快取的時候應該會執行 __objc_msgSend_uncached 。
STATIC_ENTRY __objc_msgSend_uncached UNWIND __objc_msgSend_uncached, FrameWithNoSaves // THIS IS NOT A CALLABLE C FUNCTION // Out-of-band x16 is the class to search MethodTableLookup brx17 END_ENTRY __objc_msgSend_uncached 複製程式碼
這裡的 MethodTableLookup 裡涉及到 objc-runtime-new.mm 檔案中的 _class_lookupMethodAndLoadCache3 。該函式會呼叫 lookUpImpOrForward 函式。
lookUpImpOrForward
lookUpImpOrForward 會返回一個 imp ，它的函式實現比較長，但是註釋寫的非常清楚。它的實現主要由以下幾步（這裡直接從快取獲取開始）：
cache_getImp getMethodNoSuper_nolock for _class_resolveMethod _objc_msgForward_impcache
上述過程中有幾個比較重要的函式：
_class_resolveMethod
void _class_resolveMethod(Class cls, SEL sel, id inst) {
if (! cls->isMetaClass()) {
// try [cls resolveInstanceMethod:sel]
_class_resolveInstanceMethod(cls, sel, inst);
}
else {
// try [nonMetaClass resolveClassMethod:sel]
// and [cls resolveInstanceMethod:sel]
_class_resolveClassMethod(cls, sel, inst);
if (!lookUpImpOrNil(cls, sel, inst,
NO/*initialize*/, YES/*cache*/, NO/*resolver*/))
{
_class_resolveInstanceMethod(cls, sel, inst);
}
}
}
複製程式碼
上述函式會根據當前傳入的類的是不是一個元類，在 _class_resolveInstanceMethod 和 _class_resolveClassMethod 中選擇一個進行呼叫。註釋也說明了這兩個方法的作用就是判斷當前類是否實現了 resolveInstanceMethod: 或者 resolveClassMethod: 方法，然後用 objc_msgSend 執行上述方法。
_class_resolveClassMethod
_class_resolveClassMethod 和 _class_resolveInstanceMethod 實現類似，這裡就只看 _class_resolveClassMethod 的實現。
static void _class_resolveClassMethod(Class cls, SEL sel, id inst) {
assert(cls->isMetaClass());
if (! lookUpImpOrNil(cls, SEL_resolveClassMethod, inst,
NO/*initialize*/, YES/*cache*/, NO/*resolver*/)) {
//沒有找到resolveClassMethod方法，直接返回。
return;
}
BOOL (*msg)(Class, SEL, SEL) = (typeof(msg))objc_msgSend;
bool resolved = msg(_class_getNonMetaClass(cls, inst),
SEL_resolveClassMethod, sel);
// 快取結果
IMP imp = lookUpImpOrNil(cls, sel, inst,
NO/*initialize*/, YES/*cache*/, NO/*resolver*/);
// 以下程式碼省略不影響閱讀
}
複製程式碼
_objc_msgForward_impcache
STATIC_ENTRY __objc_msgForward_impcache MESSENGER_START nop MESSENGER_END_SLOW // No stret specialization. b__objc_msgForward END_ENTRY __objc_msgForward_impcache ENTRY __objc_msgForward adrpx17, __objc_forward_handler@PAGE ldrx17, [x17, __objc_forward_handler@PAGEOFF] brx17 END_ENTRY __objc_msgForward 複製程式碼
_objc_msgForward_impcache 用來進行訊息轉發，但是其真正的核心是呼叫 _objc_msgForward 。
訊息轉發
關於 _objc_msgForward 在 objc 中並沒有其相關實現，只能看到 _objc_forward_handler 。其實 _objc_msgForward 的實現是在 CFRuntime.c 中的，但是開源出來的 CFRuntime.c 並沒有相關實現，但是也不影響我們對真理的追求。
我們做幾個實驗來驗證訊息轉發。
訊息重定向測試
// .h檔案
@interface AObject : NSObject
- (void)sendMessage;
@end
// .m檔案
@implementation AObject
/** 驗證訊息重定向 */
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
if (aSelector == @selector(sendMessage)) {
return [BObject new];
}
return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}
@end
// .h檔案
@interface BObject : NSObject
- (void)sendMessage;
@end
// .m檔案
@implementation BObject
- (void)sendMessage {
NSLog(@"%@ send message", self.class);
}
@end
// 呼叫
AObject *a = [AObject new];
[a sendMessage];
複製程式碼
執行結果：
2019-03-12 10:18:54.252949+0800 iOSCodeLearning[18165:5967575] BObject send message 複製程式碼
在 forwardingTargetForSelector: 處打個斷點，檢視一下呼叫棧：
_CF_forwarding_prep_0 和 ___forwarding___ 這兩個方法會先被呼叫了，之後呼叫了 forwardingTargetForSelector: 。
方法簽名測試
// .h檔案
@interface AObject : NSObject
- (void)sendMessage;
@end
// .m檔案
@implementation AObject
/** 訊息重定向 */
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
return nil;
}
/** 方法簽名測試 */
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
if (aSelector == @selector(sendMessage)) {
return [BObject instanceMethodSignatureForSelector:@selector(sendMessage)];
}
return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
SEL selector = [anInvocation selector];
if (selector == @selector(sendMessage)) {
[anInvocation invokeWithTarget:[BObject new]];
} else {
[super forwardInvocation:anInvocation];
}
}
@end
// .h檔案
@interface BObject : NSObject
- (void)sendMessage;
@end
// .m檔案
@implementation BObject
- (void)sendMessage {
NSLog(@"%@ send message", self.class);
}
@end
// 呼叫
AObject *a = [AObject new];
[a sendMessage];
複製程式碼
程式碼執行結果和訊息重定向測試的執行結果一致。 _CF_forwarding_prep_0 和 ___forwarding___ 這兩個方法又再次被呼叫了，之後程式碼會先執行 forwardingTargetForSelector: （訊息重定向），訊息重定向如果失敗後呼叫 methodSignatureForSelector: 和 forwardInvocation: 方法簽名。所以說 ___forwarding___ 方法才是訊息轉發的真正實現。
crash測試
// .h檔案
@interface AObject : NSObject
- (void)sendMessage;
@end
// .m檔案
@implementation AObject
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
return nil;
}
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
}
/** 驗證Crash */
- (void)doesNotRecognizeSelector:(SEL)aSelector {
if (aSelector == @selector(sendMessage)) {
NSLog(@"%@ doesNotRecognizeSelector", self.class);
}
}
@end
// .h檔案
@interface BObject : NSObject
- (void)sendMessage;
@end
// .m檔案
@implementation BObject
- (void)sendMessage {
NSLog(@"%@ send message", self.class);
}
@end
// 呼叫
AObject *a = [AObject new];
[a sendMessage];
複製程式碼
程式碼執行結果肯定是crash，結合上面的程式碼我們知道訊息轉發會呼叫 ___forwarding___ 這個內部方法。 ___forwarding___ 方法呼叫順序是 forwardingTargetForSelector: -> methodSignatureForSelector: -> doesNotRecognizeSelector:
我們用一張圖表示整個訊息傳送的過程：
super關鍵字
我們先檢視一下執行 [super init] 的時候，呼叫了那些方法
objc_msgSendSuper2 的宣告在 objc-abi.h 中
// objc_msgSendSuper2() takes the current search class, not its superclass. OBJC_EXPORT id _Nullable objc_msgSendSuper2(struct objc_super * _Nonnull super, SEL _Nonnull op, ...) OBJC_AVAILABLE(10.6, 2.0, 9.0, 1.0, 2.0); 複製程式碼
objc_super 的定義如下：
struct objc_super {
/// Specifies an instance of a class.
__unsafe_unretained _Nonnull id receiver;
/// Specifies the particular superclass of the instance to message.
#if !defined(__cplusplus)&&!__OBJC2__
/* For compatibility with old objc-runtime.h header */
__unsafe_unretained _Nonnull Class class;
#else
__unsafe_unretained _Nonnull Class super_class;
#endif
/* super_class is the first class to search */
};
複製程式碼
從上面的定義我們可以知道 receiver 即訊息的實際接收者， super_class 為指向當前類的父類。
所以該函式實際的操作是：從 objc_super 結構體指向的 super_class 開始查詢，直到會找到NSObject的方法為止。找到後以 receiver 去呼叫。當然整個查詢的過程還是和訊息傳送的流程一樣。
所以我們能理解為什麼下面這段程式碼執行的結果都是 AObject 了吧。雖然使用 [super class] ，但是真正執行方法的物件還是 AObject 。
// 程式碼
@implementation AObject
- (instancetype)init {
if (self = [super init]) {
NSLog(@"%@", [super class]);
NSLog(@"%@", [self class]);
}
return self;
}
@end
// 執行結果
2019-03-12 19:44:46.003313+0800 iOSCodeLearning[34431:7234182] AObject
2019-03-12 19:44:46.003442+0800 iOSCodeLearning[34431:7234182] AObject
複製程式碼