前言

通过 OC - Runimte & objc_msgSend() 文章我们对Runtime 有了初步了解。知道了Runtime编译时和运行时的区别，以及三种调用方式。最后我还对objc_msgSend 进行了初步分析。

objc_msgSend 汇编代码分析

这篇文章我们继续对 objc_msgSend汇编代码进行分析。上一篇文章我们分析到 CacheLookup。

.macro CacheLookup Mode, Function, MissLabelDynamic, MissLabelConstant
    
    mov	x15, x16			// stash the original isa  // 将x16的值，赋值给x15
LLookupStart\Function:
    // p1 = SEL, p16 = isa  // => isa -> 类的 isa
#if CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_HIGH_16_BIG_ADDRS   
    ldr	p10, [x16, #CACHE]				// p10 = mask|buckets
    lsr	p11, p10, #48			// p11 = mask
    and	p10, p10, #0xffffffffffff	// p10 = buckets
    and	w12, w1, w11			// x12 = _cmd & mask
#elif CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_HIGH_16
    // x16(isa) 平移 16 就得到了 cache的地址（即为_bucketsAndMaybeMask的地址）
    // 将 _bucketsAndMaybeMask的地址存入 p11 寄存器中。
    ldr	p11, [x16, #CACHE]			// p11 = mask|buckets
#if CONFIG_USE_PREOPT_CACHES
#if __has_feature(ptrauth_calls)
    tbnz	p11, #0, LLookupPreopt\Function
    and	p10, p11, #0x0000ffffffffffff	// p10 = buckets
#else
    and	p10, p11, #0x0000fffffffffffe	// p10 = buckets = _bucketsAndMaybeMask & #0x0000fffffffffffe
    // 如果_bucketsAndMaybeMask第 0 位不等于 0，就跳转到 LLookupPreopt\Function
    tbnz	p11, #0, LLookupPreopt\Function
#endif
    eor	p12, p1, p1, LSR #7
    // 通过哈希求 index 下标
    and	p12, p12, p11, LSR #48		// x12 = (_cmd ^ (_cmd >> 7)) & mask
#else
    // p11 = cache (按位与)-> p10 = buckets
    and	p10, p11, #0x0000ffffffffffff	// p10 = buckets
    // p11, LSR #48 => 得到 mask 的值
    // p1(_cmd) & mask => index(p12) 
    and	p12, p1, p11, LSR #48		// x12 = _cmd & mask  // 
#endif // CONFIG_USE_PREOPT_CACHES
#elif CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_LOW_4
    ldr	p11, [x16, #CACHE]				// p11 = mask|buckets
    and	p10, p11, #~0xf			// p10 = buckets
    and	p11, p11, #0xf			// p11 = maskShift
    mov	p12, #0xffff
    lsr	p11, p12, p11			// p11 = mask = 0xffff >> p11
    and	p12, p1, p11			// x12 = _cmd & mask
#else
#error Unsupported cache mask storage for ARM64.
#endif
    // p11 = cache (按位与)-> p10 = buckets
    // p1(_cmd) & mask => index(p12) 
    // PTRSHIFT = 3 (全局搜索)
    // (_cmd & mask) << (1+PTRSHIFT) ->  (_cmd & mask) << 4
    // buckets + 内存平移（1，2，3，4）
    // 就得到了 b[i]（位移平移） b[i] -> b + i
    // p13 当前要查找的 bucket
    add	p13, p10, p12, LSL #(1+PTRSHIFT)
                            // p13 = buckets + ((_cmd & mask) << (1+PTRSHIFT))

                            // do {
    // [x13]取 bucket 长度单位 -> *bucket--
    // 拿到 bucket 里面的东西 imp（p17） 和 sel（p9）
    // 查到的 sel（p9） 和 我们要查的 SEL（p1） 进行比较
    // 如果一样就继续往下走，走到 2 里面，CacheHit缓存命中。 如果不等于就走到 3f 里面。其实就是一个循环，直到找到为止。
1:  ldp	p17, p9, [x13], #-BUCKET_SIZE	//     {imp, sel} = *bucket--
    cmp	p9, p1				//     if (sel != _cmd) {
    b.ne    3f				//         scan more
						//     } else {
2:  CacheHit \Mode				// hit:    call or return imp
						//     }
3:  cbz	p9, \MissLabelDynamic		//     if (sel == 0) goto Miss;
    // p10（当前的第一个地址）和 p13 进行比较。如果 p13 大于 p10，就继续进行平移。再哈希
    cmp	p13, p10			// } while (bucket >= buckets)
    b.hs     1b

PTRSHIFT 的定义

#define PTRSHIFT 3  // 1<<PTRSHIFT == PTRSIZE

CacheHit 缓存命中

// CacheHit: x17 = cached IMP, x10 = address of buckets, x1 = SEL, x16 = isa
.macro CacheHit
// NORMAL 调用 CacheLookup 方法并带入 NORMAL 参数
.if $0 == NORMAL
	TailCallCachedImp x17, x10, x1, x16	// authenticate and call imp
.elseif $0 == GETIMP
	mov	p0, p17
	cbz	p0, 9f			// don't ptrauth a nil imp
	AuthAndResignAsIMP x0, x10, x1, x16	// authenticate imp and re-sign as IMP
9:	ret				// return IMP
.elseif $0 == LOOKUP
	// No nil check for ptrauth: the caller would crash anyway when they
	// jump to a nil IMP. We don't care if that jump also fails ptrauth.
	AuthAndResignAsIMP x17, x10, x1, x16	// authenticate imp and re-sign as IMP
	cmp	x16, x15
	cinc	x16, x16, ne			// x16 += 1 when x15 != x16 (for instrumentation ; fallback to the parent class)
	ret				// return imp via x17
.else
.abort oops
.endif
.endmacro

在 CacheHit 中，通过 if $0 == NORMAL的判断，进入到了 TailCallCachedImp 中。

//  CacheHit: x17 = cached IMP, x10 = address of buckets, x1 = SEL, x16 = isa
.macro TailCallCachedImp
    // $0 = cached imp, $1 = address of cached imp, $2 = SEL, $3 = isa
    // $0(x17) ^  $3(isa) = 编码(imp)
    // call imp
    eor	$0, $0, $3
    // 跳转响应的 imp
    br	$0
.endmacro

总结

这就是 objc_msgSend 通过 sel 找 imp 的过程。

1. 判断 recevier 是否存在
1. 通过 recevier 找到 isa 找到 class（p16）
1. class 内存平移得到 cache，找到 bucket 和 mask
1. 通过 bucket按位左移右移操作（mask）操作得到 bucket(bucket 掩码得到 bucket)
1. 通过 mask掩码得到mask
1. insert哈希函数(mask_t)(value & mask);
1. 获取第一次查找哈希下标index
1. 通过哈希下标index进行平移，把 bucket 的首地址 + index 得到整个缓存里的第几个 bucket
1. 得到 bucket 中存储的 imp和sel
10.拿到的 sel 与我们查找的 sel(_cmd) 进行比较。
1. 如果相等。就 cacheHit（缓存命中），就拿到了对应的 imp 按位异或 isa 就得到了真正 imp 的地址。然后 br调用imp。
1. 如果不相等。就 bucket-- 继续平移查找。相当于一个“死循环” 变量！
1. 如果完全找不到。就会走的 MissLabelDynamic(__objc_msgSend_uncached)

OC - Runimte & objc_msgSend()-下

前言

objc_msgSend 汇编代码分析

总结