目标C消息分发机制

Question

我只是在玩Objective (编写玩具iPhone应用程序)，我很好奇用来发送消息的底层机制。我非常了解C++中的虚拟函数是如何实现的，以及与静态或非虚拟方法调用相关的成本，但我不了解Obj是如何发送消息的。在浏览时，我发现这是一个松散的基准测试，它提到IMP缓存的消息比虚拟函数调用更快，而虚拟函数调用又比标准消息发送更快。

我没有试图优化任何东西，只是更深入地了解消息是如何被发送的。

• Obj消息是如何发送的？
• 实例方法指针是如何被缓存的，您(通常)如何通过读取代码来判断消息是否会被缓存？
• 类方法与C函数(或C++中的静态类方法)本质上是相同的，还是有更多的东西？

我知道其中一些问题可能是“实现依赖的”，但是只有一个实现是真正重要的。

Answer 1

如何发送Obj消息？

Objective消息是使用运行时的objc_msgSend()函数发送的。如苹果文档所示，该函数至少包含2个参数：

1. 接收对象
2. 消息的选择器
3. 发送消息的参数的变量列表。

类的实例有一个isa指针，它是指向其类对象的指针。每个对象中的方法选择器存储在类对象中的“表”中，objc_msgSend()函数遵循指向类对象的isa指针，查找此表，并检查方法是否在类的表中。如果它找不到它，它将在类的超类的表中查找方法。如果未找到，则继续在对象树上运行，直到找到方法或获取根对象(NSObject)为止。此时，将引发异常。

实例方法指针是如何被缓存的，您(通常)如何通过读取代码来判断消息是否会被缓存？

摘自苹果公司关于消息传递的Objective运行时指南

为了加快消息传递过程，运行时系统缓存方法的选择器和地址。每个类都有一个单独的缓存，它可以包含继承方法和类中定义的方法的选择器。在搜索分派表之前，消息传递例程首先检查接收对象类的缓存(理论是可能再次使用曾经使用过的方法)。如果方法选择器在缓存中，则消息传递仅略慢于函数调用。一旦一个程序运行足够长的时间来“预热”它的缓存，它发送的几乎所有消息都会找到一个缓存的方法。当程序运行时，缓存动态增长以容纳新消息。

如前所述，缓存在程序运行后就开始发生，并且在程序运行足够长时间之后，大多数方法调用都将通过缓存的方法运行。正如它还指出的，缓存是在使用方法时发生的，因此只有在使用消息时才会缓存消息。

是类方法，本质上与C函数(或C++中的静态类方法)相同，或者它们还有更多的东西吗？

类对象以类似于类实例的方式处理方法发送。每个类对象都有一个对象，它将自己的类方法存储在一个名为metaclass的对象中。类对象有自己的元类对象的isa指针，而元类对象又有超级元类对象，可以从这些对象继承类对象。方法分派到类方法如下：

1. 分派系统遵循类对象指向元类对象的isa指针
2. 在元类对象的方法表中搜索类方法。
3. 如果找不到，搜索将继续到元类对象的超类，在那里继续搜索。
4. 此过程会一直重复，直到找到该方法，或直到它到达根元类，并引发异常。

Answer 2

调度机制

它用于在调用方法(发送消息)时找到必要的可执行代码。

• Inline
• Static(Direct)(C，Java final，C++ default，Swift static，final) -编译器知道在编译时实现必要的方法。
• Dynamic -是基于witness table(虚拟表，调度表)的，并引入了多态性。
  • Table，V- table (C++ virtual，Java，Swift默认值)--每个对象都有一个类的引用，它有一个具有所有方法地址的表(超级、重写、新的)。SIL包含vtable或witness_table
  • Message(object，Swift dynamic) -每个对象都有一个对类的引用(Isa)，其中包含对超类和调度表E 232的引用(它只包含已实现的方法(新的和开销的))，而不包含来自Super的方法。如果在当前调度表中没有找到方法，则继续在超类的调度表中搜索。通过缓存优化了这个过程。SIL包含volatile目标-C消息分发

例如

class A {
    func foo1() {}
    func foo2() {}
}

class B: A {
    override func foo2() {}
    func foo3() {}
}

目标C obc_msgSend

id obc_msgSend(id self, SEL op, ...)
// self - object which receive a message
// op - selector of method
//... - arguments

如果没有为给定的选择器找到方法实现，则会看到下一个错误。

unrecognized selector sent to instance