剖析nil的内部实现及对nil发送消息的底层原理
大部分人都知道 nil 就是 0 ，或者说空对象，以及对 nil 发送消息什么也不会发生。可是我相信很多人其实并不十分清楚 nil 到底是什么， OC 是如何实现 nil 的，以及对 nil 发送消息系统到底是如何处理的，为什么什么也不会发生。 这里我就探究一下 nil 的底层实现，希望对大家有帮助，也欢迎大家吐槽:
1.首先新建一个 Person 类，它有一个 run 方法：
Person.h
2.在 ViewController 中调用它的 run 方法：
ViewController.m
3.准备完毕，我们来预处理一下这几行代码，看看预处理过后会变成什么：
使用xcode自带的预处理功能，如下图所示操作：
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②选择 Preprocess：
Perprocess
③得到预处理之后的代码：
预处理后的代码
然后拉到最底下，可以看到，nil 被预处理成了 (void *)0 ；那么 (void *)0 又是什么呢？
回去查查 c 语言的语法，可以知道 void * 其实是万能指针，就相当于 OC 的 id 类型；所以 (void *)0 其实就是把整数 0 强制类型转换为指针类型（因为对象 person 是一个指针，如果不强制类型转换虽然不会报错但是从概念上类型是不匹配的），其实它的本质还是 0 ，所以用于逻辑判断的时候它都是假。
所以可以知道其实 person = nil; 时的 person 就是一个指向 0 地址的指针了 。
这里我们知道了 nil 被预处理成了 (void *)0 ，所以可以推测其实 nil 是一个宏，它的实际内容就是 (void *)0 ；谈到宏，这里可以给大家普及一下我们常用的 YES 和 NO 在 OC 中其实也是宏定义， YES 是 1, NO 是 0 ；如果大家对预处理的作用和过程不太了解可以看我的另一篇文章：https://www.jianshu.com/p/18dd22ff05d6 ，这里就不赘述了。
NULL 和 Nil
⑤.下图为 NULL 和 Nil 预处理之后：
NULL 和 Nil 预处理之后
可以看到，nil、NULL 和 Nil 在预处理过后一模一样，所以可知 NULL 和 Nil 也是宏，其实际内容都是 (void *)0 ； 根据文档， NULL 是 C 语言的空指针， Nil 是 OC 中用来代表空类的指针；根据 OC 类实现方式我们可以知道其实类本身也是一个对象（类对象，这部分不清楚的可以看我的另一篇文章：https://www.jianshu.com/p/1cbfae587a4a）。虽然 nil 和 Nil 是一样的，但是我们使用的时候还是根据规范， nil 用来代表空对象, Nil 用来代表空类。
接下来我们来探索给 nil 发送消息的过程是怎样的：
好的我们继续：
先把 ViewController.m 的 viewDidLoad 方法这么写：
ViewController.m
然后我们用 clang 把 ViewController.m 的 OC 编成 C ；首先 cd 到 ViewController.m 所在工程目录下：
cd ...
然后我们开始重写，如果没有引入 UIKit 框架， 可以直接用命令 ：
clang
然后 ls 可以看到生成了一个 ViewController.cpp 文件，我们打开它：
open ViewController.cpp
可能会问为什么是生成 .cpp 而不是 .c 后缀文件， 因为 iOS 是支持 C++ 的，而 C++ 是包含 C的，所以生成的是 C++ 后缀的 .cpp文件。我们打开它，然后在打开的文件中搜
viewDidLoad，得到下图：
ViewController.cpp
可以看到 nil 又变成了 _ _null，其实 _ _null 就是 C++ 的 NULL，也就是 (void *)0 ；
[person run] 变成了 objc_msgSend(person, sel_registerName("run")) 这个函数（去掉强制类型转化后就是这样的一个调用）; 其实这是一个函数调用，作用是给 person 发送 run 消息。
到这一步，我们已经知道了其实 person = nil; [person run]; 其实被编成 C 代码之后相当于 objc_msgSend(nil, sel_registerName("run")); ，也就是给 nil 发送 "run" 消息。那么我们之后开始探索调用 objc_msgSend 函数之后发生了什么。
接下来我们来探索函数：
objc_msgSend(nil, sel_registerName("run")); 执行过程：
首先我们来看看 objc_msgSend 的声明：
NSObject.h
可以看到注释里有 objc_msgSend_stret、objc_msgSend_fpret 和 objc_msgSend_fp2ret 来应对特殊返回值的类型。然后我们在文档 https://opensource.apple.com/source/objc4/objc4-551.1/runtime/NSObject.mm.auto.html 看看 performSelector 的实现：
NSObject.mm
可以看到使用的时候都用了强制类型转化来将返回值统一转成 id.
然后我们看看 objc_msgSend 在 x86，也就是MAC电脑CPU架构下的实现：
objc-msg-x86_64.s
可以看到objc_msgSend是用汇编实现的，原因是性能好以及C语言实现的话 objc_msgSend 就必须在编译时知道每个函数调用点和实现，但是 objc_msgSend 是可以有任意类型以及任意个数的参数的（想想要实现这样必须提前知道多少个可能的objc_msgSend的实现，这对动态语言来说太不友好），具体可以参考 这篇文章 。
然后我们来看 objc_msgSend 在x86下的汇编实现：
前面都是一些配置信息，喜欢深究的同学自己具体去研究下 x86 汇编吧，我们就从 MESSENGER_START 开始看，可以看到第一句就是检验指针是否为空：
MESSENGER_START
NilTest NORMAL //（检验指针是否为空）
GetIsaFast NORMAL // r11 = self->isa （根据 self 获取 isa 指针）
CacheLookup NORMAL // calls IMP on success（在缓存中寻找实现）
NilTestSupport NORMAL
GetIsaSupport NORMAL
// cache miss: go search the method lists
LCacheMiss: // （没找到）
// isa still in r11
MethodTableLookup %a1, %a2, _objc_msgSend // r11 = IMP（在方法列表中寻找）
如果检查到 self 为 nil 就会直接返回 nil 不继续向下执行了（想深究可以自己去看 NilTest 的实现）；如果不为 nil 就执行 GetIsaFast 根据 self 寻找 isa；然后执行 CacheLookup 在缓存中寻找方法实现，下面我们看 CacheLookup 的注释：
CacheLookup
可以看到，如果找到了就调用实现，没找到就跳到 LCacheMiss 这个标签，再之后就是执行 MethodTableLookup 在方法列表里找，之后的流程就不赘述了网上很多。
结语：
到现在大家也应该清楚了其实让 nil 调用方法其实转化为对 nil 发送消息，对 nil 发送消息是一个函数调用（将 nil 作为第一个参数，selector作为第二个参数，所以大家理解了为什么下划线的成员变量_***也会捕获self了），在这个函数调用里会对 nil 是否为空做判断，如果为空就直接返回了，不为空就走正常的寻找 isa、查缓存、在方法列表里寻找......直到找到实现或者找不到实现就 crash 等。并且 nil、NULL 和 Nil 是一样的，只是用宏定义给 (void *)0 上了个马甲。
