前言
前面探究了类里面的重要的变量，IOS 底层原理之cache分析分析了缓存方法调用流程。追根溯源找到了objc_msgSend，下面探究下objc_msgSend
准备工作
Runtime
Runtime简介
Runtime通常叫它运行时，还有一个大家常说的编译时，它们之间的区别是什么
编译时：顾名思义正在编译的时候，啥叫编译呢？就是编译器把源代码翻译成机器能够识别的代码。编译时会进行词法分析，语法分析主要是检查代码是否符合苹果的规范，这个检查的过程通常叫做静态类型检查运行时：代码跑起来，被装装载到内存中。运行时检查错误和编译时检查错误不一样，不是简单的代码扫描，而是在内存中做操作和判断
Runtime版本
Runtime有两个版本，一个Legacy版本（早期版本），一个Modern版本（现行版本）
- 早期版本对应的编程接口：
Objective-C 1.0 - 现行版本对应的编程接口：
Objective-C 2.0，源码中经常看到的OBJC2 - 早期版本用于
Objective-C 1.0，32位的Mac OS X的平台 - 现行版本用于
Objective-C 2.0，iPhone程序和Mac OS X v10.5及以后的系统中的64位程序
Runtime调用三种方式
Objective-C方式，[penson sayHello]Framework & Serivce方式，isKindOfClassRuntime API方式，class_getInstanceSize
方法的本质
方法底层的实现
探究方法的底层有两种方式。第一种汇编，第二种C++代码。汇编方式的方法的参数需要读寄存器不方便，所以采用第二种方式生成main.cpp文件。首先自定义LWPerson类，在类中添加实例方法，在main函数中调用
int main(int argc, char * argv[]) {
@autoreleasepool {
LWPerson * perosn = [LWPerson alloc];
[perosn sayHello];
[perosn showTime:10];
}
return 0;
}
复制代码clang把main.m生成main.cpp文件，查询main函数的实现
源码分析：所有的方法调用都是通过objc_msgSend发送的，所以方法的本质就是消息发送
既然方法调用都是通过objc_msgSend的，那么我可不可以直接通过objc_msgSend发消息呢
int main(int argc, char * argv[]) {
@autoreleasepool {
LWPerson * perosn = [LWPerson alloc];
[perosn sayHello];
//objc_msgSend(void /* id self, SEL op, ... */ )
objc_msgSend((id)perosn, sel_registerName("sayHello"));
}
return 0;
}
复制代码2021-06-26 18:14:22.659269+0800 objc_msgSend[5461:254082] sayHello
2021-06-26 18:14:22.659722+0800 objc_msgSend[5461:254082] sayHello
复制代码通过objc_msgSend和[perosn sayHello]结果是一样的，同时也验证了方法的本质是消息发送。在用objc_msgSend方式发送消息。验证过程需要注意两点
- 必须导入相应的头文件
#import <objc/message.h> - 关闭
objc_msgSend检查机制：target-->Build Setting-->搜索objc_msgSend--Enable strict checking of obc_msgSend calls设置为NO
调用父类方法
调用本类中的方法实际是通过objc_msgSend发送的，那么调用分类的方法消息发送是什么样的呢？自定义LWAllPerson类，LWPerson继承LWAllPerson类。在LWAllPerson类中自定义helloWord，子类对象调用helloWord方法
int main(int argc, char * argv[]) {
@autoreleasepool {
LWPerson * perosn = [LWPerson alloc];
[perosn helloWord];
}
return 0;
}
复制代码clang把main.m生成mian.cpp文件，查询main函数的实现
clang把LWPerson.m生成LWPerson.cpp文件，查询LWPerson函数的实现
子类对象可以通过objc_msgSendSuper方式调用父类的方法，方法的本质还是消息发送，只不过通过的不同发送流程，同样现在用objc_msgSendSuper向父类发消息，objc_msgSendSuper的第一个参数是void /* struct objc_super *super类型，在源码中查找objc_super 类型
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 */
};
复制代码objc_super结构体类型里面有两个参数id receiver和Class super_class
int main(int argc, char * argv[]) {
@autoreleasepool {
LWPerson * perosn = [LWPerson alloc];
//(void *)objc_msgSendSuper)((__rw_objc_super){(id)self,
//(id)class_getSuperclass(objc_getClass("LWPerson"))}, sel_registerName("helloWord"))
[perosn helloWord];
struct lw_objc_super{
id receiver;
Class super_class;
};
struct lw_objc_super lw_super;
lw_super.receiver = perosn;
lw_super.super_class = [LWAllPerson class];
objc_msgSendSuper(&lw_super, sel_registerName("helloWord"));
}
return 0;
}
复制代码2021-06-26 19:21:05.047243+0800 objc_msgSend[6976:329613] 我是父类方法
2021-06-26 19:21:05.047989+0800 objc_msgSend[6976:329613] 我是父类方法
复制代码[perosn helloWord]和直接通过objc_msgSendSuper给父类发消息的结过是一样的。子类的对象可以调用父类的方法。猜想：方法调用，首先在本类中找，如果没有就到父类中找
objc_msgSend汇编探究
探究objc_msgSend首先找到objc_msgSend所在的底层库。怎么找呢？必须拿出yysd-汇编
汇编显示objc_msgSend在libobjc.A.dylib系统库，实际上看objc_msgSend前缀是objc猜测应该在
objc源码中。在objc源码中全局搜索objc_msgSend，找到真机的汇编objc-msg-arm64.s
objc_msgSend汇编入口
下面的汇编会用到p0-p17，大家可能对汇编中x0，x1比较熟悉知道是寄存器。p0-p17就是对x0-x17重新定义
判断receiver是否等于nil， 在判断是否支持Taggedpointer小对象类型
- 支持
Taggedpointer小对象类型，小对象为空 ，返回nil，不为nil处理isa获取class跳转CacheLookup流程 - 不支持
Taggedpointer小对象类型且receiver=nil，跳转LReturnZero流程返回nil - 不支持
Taggedpointer小对象类型且receiver!=nil，通过GetClassFromIsa_p16把获取到class存放在p16的寄存器中，然后走CacheLookup流程
GetClassFromIsa_p16获取Class
GetClassFromIsa_p16核心功能获取class存放在p16寄存器
ExtractISA
// A12 以上 iPhone X 以上的
#if __has_feature(ptrauth_calls)
...
#else
...
.macro ExtractISA
and $0, $1, #ISA_MASK // and 表示 & 操作， $0 = $1(isa) & ISA_MASK = class
.endmacro
// not JOP
#endif
复制代码ExtractISA 主要功能 isa & ISA_MASK = class 存放到p16寄存器
CacheLookup流程
buckets和下标index
源码分析：首先是根据不同的架构判断，下面都是以真机为例。上面这段源码主要做了
三件事
- 获取
_bucketsAndMaybeMask地址也就是cache的地址：p16=isa(class)，p16+0x10=_bucketsAndMaybeMask=p11 - 获取
buckets地址就是缓存内存的首地址：buckets= （（_bucketsAndMaybeMask>>48）- 1 ） - 获取
hash下标：p12=（cmd ^ ( _cmd >> 7)）& msak这一步的作用就是获取hash下标index - 流程如下：
isa-->_bucketsAndMaybeMask-->buckets-->hash下标
遍历缓存
- 根据下标
index找到index对应的bucket。p13=buckets+((_cmd ^ (_cmd >> 7)) & mask)<<(1+PTRSHIFT)) - 先获取对应的
bucket然后取出imp和sel存放到p17和p9，然后*bucket--向前移动 1流程：p9=sel和 传入的参数_cmd进行比较。如果相等走2流程，如果不相等走3流程2流程：缓存命中直接跳转CacheHit流程3流程：判断sel=0条件是否成立。如果成立说明buckets里面没有传入的参数_cmd的缓存，没必要往下走直接跳转__objc_msgSend_uncached流程。如果sel！=0说明这个bucket被别的方法占用了。你去找下一个位置看看是不是你需要的。然后在判断下个位置的bucket和第一个bucket地址大小，如果大于第一个bucket的地址跳转1流程循环查找，如果小于等于则接继续后面的流程- 如果循环到第
1个bucket里都没有找到符合的_cmd。那么会接着往下走，因为下标index后面的可能还有bucket还没有查询
CacheHit流程
CacheHit \Mode的 Mode = NORMAL
TailCallCachedImp是一个宏，宏定义如下
// A12 以上 iPhone X 以上的
#if __has_feature(ptrauth_calls)
...
#else
.macro TailCallCachedImp
// $0 = cached imp, $1 = buckets, $2 = SEL, $3 = class(也就是isa)
eor $0, $0, $3 // $0 = imp ^ class 这一步是对imp就行解码，获取运行时的imp地址
br $0 //调用 imp
.endmacro
...
#endif
复制代码缓存查询到以后直接对bucket的imp进行解码操作。即imp = imp ^ class，然后调用解码后的imp
遍历缓存流程图
疑问：为什么要判断bucket中的sel = 0，等于0直接查找缓存流程就结束了
- 如果既没有
hash冲突又没有目标方法的缓存，那么hash下标对应的bucket就是空的直接跳出缓存查找 - 不会出现中间是有空的
bucket，两边有目标bucket这种情况
mask向前遍历缓存
向前遍历缓存没有查询到就会跳转到mask对应的bucket继续向前查找
- 找到最后一个
bucket的位置：p13=buckets+(mask << 1+3)找到最后一个bucket的位置 - 先获取对应的
bucket然后取出imp和sel存放到p17和p9，然后*bucket--向前移动 p9=sel和 传入的参数_cmd进行比较。如果相等走2流程- 如果不相等在判断（
sel！=0&&bucket> 第一次确定的hash下标bucket）接着循环缓存查找，如果整个流程循环完仍然没有查询到或者遇到空的bucket。说明该缓存中没有缓存）sel=_cmd的方法，缓存查询结束跳转__objc_msgSend_uncached流程 mask向前遍历和前面的循环遍历逻辑基本一样
缓存查询流程图
总结
探究底层发现一个问题，就是每个内容的底层都很复杂，进行了大量计算判断。不像大家平常在上层调用个方法看起来很简单。俗话说的好表面上简单的东西往往越复杂，表面上复杂的往往很简单。我就是表面复杂的。