编译时与运行时

编译时

编译时顾名思义就是正在编译的时候，就是编译器帮你把源代码翻译成机器能识别的代码。实际上只是翻译成某个中间状态的语言。

那编译时就是简单的做一些翻译工作，比如检查代码规范、语法分析之类的过程。

运行时

所谓运行时就是代码跑起来了，被装在到内存中去了，是一个动态过程，而运行时类型检查就是与前面讲的编译时类型检查不一样，不是简单的扫描代码，而是在内存中做了实际操作进行判断。

OC的运行时就是我们所说的RunTime。

Runtime交互的三种方式

Objective-C Code直接调用

比如直接调用方法[self say]、#selector()等。

Framework&Serivce

比如NSSelectorFromString、isKindOfClass、isMenberOfClass等方法。

RuntimeAPI

比如sel_registerName、class_getInstanceSize等底层方法。

Clang编译OC源代码

环境准备

OC源代码

@interface Person : NSObject

- (void) running;
- (void) swimming;

@end

@implementation Person

- (void) running
{
    NSLog(@"running");
}

- (void) swimming
{
    NSLog(@"swimming");
}

@end

@interface Student : Person

@end

@implementation Student

@end


int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        Person *person = [Person alloc];
        [person running];
        objc_msgSend(person, sel_registerName("running"));
        
        Student *student = [Student alloc];
        [student swimming];
        
        struct objc_super yjSuper;
        yjSuper.receiver = student;
        yjSuper.super_class = objc_getClass("Person");
        objc_msgSendSuper(&yjSuper, sel_registerName("swimming"));
    }
    return 0;
}

Clang转换main.cpp

int main(int argc, const char * argv[]) {
    /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 
        Person *person = ((Person *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("Person"), sel_registerName("alloc"));
        ((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)person, sel_registerName("running"));
    }
    return 0;
}

方法调用分解

使用objc_msgSend调用running方法

objc_msgSend(person, sel_registerName("running"));

使用objc_msgSendSuper调用父类的swimming方法

objc_msgSendSuper(&yjSuper, sel_registerName("swimming"));

我们看一下objc_msgSendSuper的第一个参数是struct objc_super *结构体指针，源码如下：

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 */
};

其中我们用到的两个参数分别是receiver和super_class，分别是消息接受者，和父类对象，消息接受者就是我们对象本身，父类就是Person类对象，由于我们声明的是一个结构体，参数需要是一个指针所以使用 & 获取结构体地址作为参数传入。

main.cpp分析方法调用过程

通过cpp文件分析我们可以看到alloc方法和running都是通过objc_msgSend方法调用的。
objc_getClass()就是runtime的方法，用于获取Person的类对象。

sel_registerName()也是runtime的方法，用于获取方法，对应OC的@Selector()、NSSelectorFromString()。
我们通过上述发现，无论是实例方法的调用还是类方法的调用都是通过objc_msgSend方法进行的，只是参数一的消息接收者不同，调用类方法时消息接收者是类对象，调用实例方法时消息接收者时实例对象，参数二就是我们要调用的方法。

objc_msgSend会根据参数一在缓存中和方法列表中进行方法查找。
在缓存中查找方法是最快的，所以我们称之为方法快速查找。

Objc_msgSend

介绍

在objc4源码中通过搜索发现objc_msgSend是使用汇编实现的，汇编的主要特征是：

速度快，汇编更容易被机器识别。
方法参数的动态性，汇编调用函数时传入的参数是不确定的，那么消息发送时，直接调用一个函数就可以发送所有消息。

消息查找机制

快速查找：cache中查找(缓存查找)。

慢速查找：methodList中查找(方法列表)，和消息转发

Objc_msgSend快速查找分析

objc_msgSend调用