ios objc_msgSend流程
2020-12-23 本文已影响0人
Jeffery_zc
1.runtime简介
- 编译时
顾名思义，编译时就是正在编译的时候，而编译，指的是将代码翻译成机器可以识别的代码。在编译时，检查到的错误叫做编译时错误，做的类型检查叫做编译时类型检查，也叫做静态类型检查，这种情况下，是计算机还没将代码运行到内存中，只是把代码以文本的形式进行扫描。 - 运行时
运行时，就是代码在内存中运行起来了。运行时与编译时类型检查不一样，不只是简单的扫描代码，而是在内存中做了操作，或者做了什么判断。
runtime就是以C/C++以及汇编编写封装的供OC提供运行时的API。
2.objc_msgSend方法快速查找流程
2.1 通过clang命令简单探索
在main.m文件中demo代码如下：
@interface ZCPerson : NSObject
- (void)sayNB;
@end
@implementation ZCPerson
- (void)sayNB{
NSLog(@"666");
}
@end
@interface ZCTeacher : ZCPerson
- (void)sayHello;
- (void)sayNB;
@end
@implementation ZCTeacher
- (void)sayHello{
NSLog(@"666");
}
@end
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
// insert code here...
NSLog(@"Hello, World!");
ZCPerson *p = [ZCPerson alloc];
[p sayNB];
ZCTeacher *t = [ZCTeacher alloc];
[t sayHello];
[t sayNB];
}
return 0;
}
找到当前main.m文件所在路径，cd到当前文件目录下，使用clang命令：
clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp
这样，就在当前文件目录下得到了main.cpp文件，打开main.cpp文件，找到main.m中main函数实现，发现mian函数在底层被编译成如下代码：
int main(int argc, const char * argv[]) {
/* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;
NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_3l_y1z24zqx5qv48b07nkgx49wr0000gn_T_main_93b105_mi_2);
ZCPerson *p = ((ZCPerson *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("ZCPerson"), sel_registerName("alloc"));
((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)p, sel_registerName("sayNB"));
ZCTeacher *t = ((ZCTeacher *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("ZCTeacher"), sel_registerName("alloc"));
((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)t, sel_registerName("sayHello"));
((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)t, sel_registerName("sayNB"));
}
return 0;
}
通过底层编译代码说明，对象方法调用在底层会被编译成objc_msgSend的方式发送消息，也就是说，我们可以在main.m中将sayNB或者sayHello方法改成objc_msgSend。导入#import <objc/message.h>框架，在build setting中将enable strict checking objc_msgSend Calls中的Yes改为NO,如下图：
objc_msgsend.png
接着，将main.m中的函数改为：
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
// insert code here...
NSLog(@"Hello, World!");
ZCPerson *p = [ZCPerson alloc];
// [p sayNB];
objc_msgSend(p, sel_registerName("sayNB"));
ZCTeacher *t = [ZCTeacher alloc];
// [t sayHello];
// [t sayNB];
objc_msgSend(t, sel_registerName("sayHello"));
}
return 0;
}
通过输出可以证实， [p sayNB];等价于objc_msgSend(p, sel_registerName("sayNB"));。OC在进行方法调用的时候，会找到一个方法编号sel，通过sel绑定到函数指针地址imp，再通过imp找到函数实现的内容。我们知道，在imp查找函数内容属于指针级别的查找，所以sel绑定到imp才是需要进行探索的内容。
2.2 sel查找imp流程
我们知道方法存在于类/元类中，而查找元类需要isa，isa存在于对象当中（不论是实例对象还是类对象），通过isa找到类后，开始找cache_t，看看cache_t中是否有缓存的方法，如果没有，则是从bit里查找methodlist，看看方法列表里是否有查找的方法。
- 源码分析
打开源码搜索objc_msgSend,因为是要找汇编代码，所以点击搜索栏下objc-msg-arm64.s文件里的ENTRY _objc_msgSend进入代码：
ENTRY _objc_msgSend
UNWIND _objc_msgSend, NoFrame
cmp p0, #0 // nil check and tagged pointer check(判断当前消息发送对象是否为空)
/*
com ：compare,比较
p0：objc_msgSend第一个参数，也就是当前发送消息的对象
#0：空
*/
#if SUPPORT_TAGGED_POINTERS //(判断是否支持TAGGEDPOINTER类型)
b.le LNilOrTagged // (MSB tagged pointer looks negative)
#else
b.eq LReturnZero
#endif
ldr p13, [x0] // p13 = isa //拿出isa
GetClassFromIsa_p16 p13 // p16 = class //通过isa找到当前的类
LGetIsaDone: //isa流程查找完毕
// calls imp or objc_msgSend_uncached
CacheLookup NORMAL, _objc_msgSend //从缓存里获取imp的流程
- CacheLookup
#define CACHE (2 * __SIZEOF_POINTER__) //2*8 = 16
.macro CacheLookup
//
// Restart protocol:
//
// As soon as we're past the LLookupStart$1 label we may have loaded
// an invalid cache pointer or mask.
//
// When task_restartable_ranges_synchronize() is called,
// (or when a signal hits us) before we're past LLookupEnd$1,
// then our PC will be reset to LLookupRecover$1 which forcefully
// jumps to the cache-miss codepath which have the following
// requirements:
//
// GETIMP:
// The cache-miss is just returning NULL (setting x0 to 0)
//
// NORMAL and LOOKUP:
// - x0 contains the receiver
// - x1 contains the selector
// - x16 contains the isa
// - other registers are set as per calling conventions
//
LLookupStart$1:
// p1 = SEL, p16 = isa
ldr p11, [x16, #CACHE] //isa向右平移16位，拿到当前的cache_t // p11 = mask|buckets ，mask占高16位，buckets占48位
#if CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_HIGH_16
and p10, p11, #0x0000ffffffffffff // p10 = buckets 拿到cache里的bucket
and p12, p1, p11, LSR #48 // x12 = _cmd & mask ，
/*LSR#48:逻辑右移48位拿到cache里的mask，也就是p11
p1：_cmd
*/
#elif CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_LOW_4
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
add p12, p10, p12, LSL #(1+PTRSHIFT)
// p12 = buckets + ((_cmd & mask) << (1+PTRSHIFT))，获得当前的bucket
/**
PTRSHIFT: #define PTRSHIFT 3 // 1<<PTRSHIFT == PTRSIZE；
((_cmd & mask) << (1+PTRSHIFT)):当前的值向左平移4，即值*2^4；
*/
ldp p17, p9, [x12] // {imp, sel} = *bucket
1: cmp p9, p1 // if (bucket->sel != _cmd)，判断缓存里的sel与当前方法的_cmd是否相等
b.ne 2f // scan more 不相等，走下面2: 流程
CacheHit $0 // call or return imp 相等则返回imp
2: // not hit: p12 = not-hit bucket
CheckMiss $0 // miss if bucket->sel == 0
cmp p12, p10 // wrap if bucket == buckets 判断要查找的bucket是否是首地址
b.eq 3f //相同，则到3：流程处理 ，直接拿到最后一个bucket
ldp p17, p9, [x12, #-BUCKET_SIZE]! // {imp, sel} = *--bucket 向前查找
b 1b // loop 没找到，就递归回去重新接着查找
3: // wrap: p12 = first bucket, w11 = mask
#if CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_HIGH_16
add p12, p12, p11, LSR #(48 - (1+PTRSHIFT))
// p12 = buckets + (mask << 1+PTRSHIFT)，
#elif CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_LOW_4
add p12, p12, p11, LSL #(1+PTRSHIFT)
// p12 = buckets + (mask << 1+PTRSHIFT)
#else
#error Unsupported cache mask storage for ARM64.
#endif
2.3 流程图分析
objc_msgSend流程图.png
