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iOS 你所不知道的SEL

2019-04-01  本文已影响61人  ChinaChong

这篇文章只介绍SEL，会包括SEL的官方定义、官方描述、创建selector的源码分析。

既然文章标题是讨论SEL，那么就不会添加进来那些烂大街的内容，什么“消息发送”、“Method结构体”、“runtime...”，这些个有的没的都是耍流氓。

很久以来都有这么个面试题： 请解释SEL是什么

一开始呢，我说不清楚SEL是什么，就知道SEL是selector的类型，而selector是方法名。那这个selector和SEL是对象？是字符串？是结构体？是指针？到底是啥就叫不准了。

所以我上网去搜了一下。不管是度娘还是谷歌找到的博客，都没有很满意的答案。所以干脆找时间，自己去官方文档和源码中找答案。

进入正题

从头来看SEL和selector，先从苹果介绍SEL的官方文档开始，文档地址。

SEL

定义

我们都知道 SEL 是selector的类型，从文档中看，SEL的定义是：

typedef struct objc_selector *SEL;

也就是说 SEL 是一个指针类型，SEL 修饰的指针指向 objc_selector 结构体。到这，得出一个暂时性结论：

我们平时创建和获取的 selector 都是一个指向objc_selector 结构体的指针。

虽然我没有在文档和源码中找到这个 objc_selector 结构体的内部实现，按照文档中的意思这是一个非透明的类型，但是到这里可以否定很多文章中的说法，selector 是指针，一个指向 objc_selector 结构体的指针，绝不是什么函数指针，在这里就不讨论IMP了。

描述

为什么在查资料的时候有很多文章会说 selector 是字符串呢？再看官方文档Discussion 部分的几个重点：

这里有一个根本性区别就是，文档中特意提到了这个字符串是被映射过或者注册过（实际上是注册到NXMapTable中做了相应的映射关系，后面会说）。

我们平时使用selector的时候，一般都可以直接把SEL当做字符串打印，比如：

SEL xxoo_selector = @selector(init);
NSLog(@"%s", xxoo_selector);

控制台：
2019-04-19 11:05:43.404155+0800 SEL_Test[1352:42639] init

我们知道，结构体指针指向的地址其实就是第一个成员的地址，这与数组指针指向的地址和首元素地址相同是一样的道理。因此，objc_selector结构体内部的第一个成员很有可能就是一个 char * 类型的字符串，保存着 selector 的名字。

创建

这段 Discussion 还有一个信息，就是创建 selector 的途径只有两种：

虽然文档这么说，但是用过的人都知道平时编程中我们还用到过其他获取 selector 的途径，比如：

先提前剧透一下， NSSelectorFromString() 和 method_getName()的底层实现都是 sel_registername，有些是在官方文档中给出，有些是在源码中分析所得。

另外，编译器指令 @selector() 虽然找不到具体实现，但是可以通过clang指令，编译成C++源码，底层仍然是使用的函数 sel_registername。

源码分析

我们来分析一下这些创建selector的途径都是怎么实现的

首先 NSSelectorFromString

NSSelectorFromString 官方文档地址
 
源码来自 《Apple开源网站》 的 objc-750.tar.gz 压缩包

先来看 NSSelectorFromString ：

NSSelectorFromString

证据就在 Discussion 第一句话：

要创建选择器，NSSelectorFromString 就会将一个代表方法名的UTF-8编码字符串传递给sel_registerName，并返回该函数返回的值。

也就是说 NSSelectorFromString 底层实现就是sel_registerName函数， NSSelectorFromString 只不过是对sel_registerName函数包装了一层而已。

下一话题 method_getName

在 objc-runtime-new.mm 文件中有 method_getName 的源码：

/***********************************************************************
* method_getName
* Returns this method's selector.
* The method must not be nil.
* The method must already have been fixed-up.
* Locking: none
**********************************************************************/
SEL 
method_getName(Method m)
{
    if (!m) return nil;

    assert(m->name == sel_registerName(sel_getName(m->name)));
    return m->name;
}

在源码中我们清晰的看到，method_getName获取selector的底层实现依然是通过sel_registerName函数。

sel_registerName的底层实现

这样所有问题就都来到了函数 sel_registername 了，是时候揭开它的神秘面纱了。源码在 objc-sel.mm 文件中。

SEL sel_registerName(const char *name) {
    return __sel_registerName(name, 1, 1);     // YES lock, YES copy
}

sel_registerName中使用到了另一个函数__sel_registerName，再来看__sel_registerName的源码：

static SEL __sel_registerName(const char *name, bool shouldLock, bool copy) 
{
    // result就是最终的返回值 selector
    SEL result = 0;

    if (shouldLock) selLock.assertUnlocked();
    else selLock.assertLocked();
    
    // 第一种情况
    if (!name) return (SEL)0;
    
    // 第二种情况
    result = search_builtins(name);
    if (result) return result;
    
    // 第三种情况
    conditional_mutex_locker_t lock(selLock, shouldLock);
    if (namedSelectors) {
        result = (SEL)NXMapGet(namedSelectors, name);
    }
    if (result) return result;

    // No match. Insert.
    // 第四种情况
    if (!namedSelectors) {
        namedSelectors = NXCreateMapTable(NXStrValueMapPrototype, 
                                          (unsigned)SelrefCount);
    }
    if (!result) {
        result = sel_alloc(name, copy);
        // fixme choose a better container (hash not map for starters)
        NXMapInsert(namedSelectors, sel_getName(result), result);
    }

    return result;
}
第一种情况：

当传入的方法名为空时，函数会返回0。

第二种情况：

先用传入的方法名去与内建函数名进行匹配，若传入的方法名与某个内建函数同名，则不会创建新的 selector，而是直接返回这个内建函数的 selector。

第三种情况：

以传入的方法名为键，在NXMapTable中进行匹配搜索，如果NXMapTable中有这个 selector ，不会创建新的 selector ，而是直接返回这个 selector。

NXMapTable简单来讲是一张哈希表，下面是它的实现：

/*  maptable.h
    Scalable hash table of mappings.
    Bertrand, August 1990
    Copyright 1990-1996 NeXT Software, Inc.
*/

#ifndef _OBJC_MAPTABLE_H_
#define _OBJC_MAPTABLE_H_

#ifndef _OBJC_PRIVATE_H_
#   define OBJC_MAP_AVAILABILITY                             \
    __OSX_DEPRECATED(10.0, 10.1, "NXMapTable is deprecated") \
    __IOS_UNAVAILABLE __TVOS_UNAVAILABLE                     \
    __WATCHOS_UNAVAILABLE __BRIDGEOS_UNAVAILABLE
#else
#   define OBJC_MAP_AVAILABILITY
#endif

#include <objc/objc.h>

__BEGIN_DECLS

/***************    Definitions     ***************/

    /* This module allows hashing of arbitrary associations [key -> value].  Keys and values must be pointers or integers, and client is responsible for allocating/deallocating this data.  A deallocation call-back is provided.
    NX_MAPNOTAKEY (-1) is used internally as a marker, and therefore keys must always be different from -1.
    As well-behaved scalable data structures, hash tables double in size when they start becoming full, thus guaranteeing both average constant time access and linear size. */

// NXMapTable的结构
typedef struct _NXMapTable {
    /* private data structure; may change */
    const struct _NXMapTablePrototype   * _Nonnull prototype;
    unsigned    count;
    unsigned    nbBucketsMinusOne;
    void    * _Nullable buckets;
} NXMapTable OBJC_MAP_AVAILABILITY;

// NXMapTable结构体的原型
typedef struct _NXMapTablePrototype {
    unsigned    (* _Nonnull hash)(NXMapTable * _Nonnull,
                                  const void * _Nullable key);
    int     (* _Nonnull isEqual)(NXMapTable * _Nonnull,
                                     const void * _Nullable key1,
                                     const void * _Nullable key2);
    void    (* _Nonnull free)(NXMapTable * _Nonnull,
                                  void * _Nullable key,
                                  void * _Nullable value);
    int     style; /* reserved for future expansion; currently 0 */
} NXMapTablePrototype OBJC_MAP_AVAILABILITY;
第四种情况：

所有以上情况都不匹配，也就是说当前传入的方法名尚未在系统中注册过，那么就创建一个新的 selector ，并将其插入到NXMapTable中，与方法名互相映射。最终返回的就是这个新的 selector。

@selector()的C++源码

我创建了一个macOS的命令行工程，这样方便查看：

#import <Foundation/Foundation.h>

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        SEL xxoo_selector = @selector(init);
    }
    return 0;
}

调用clang指令：

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m

生成新的C++文件：

int main(int argc, const char * argv[]) {
    /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 
        SEL xxoo_selector = sel_registerName("init");
    }
    return 0;
}

由此可见，所有的SEL创建都是通过 sel_registerName 函数

总结

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