高效编写代码的方法(九)：了解objc_msgSend

2016-05-04 本文已影响3111人蜂猴

在OC中我们调用方法也叫作给对象发消息，消息包含了名字，选择器，参数及返回值等信息。

C中

一个C语言的例子:

#import <stdio.h> 
 
void printHello() {  
    printf("Hello, world!\n");  
}  
void printGoodbye() {  
    printf("Goodbye, world!\n");  
}  
 
void doTheThing(int type) {  
    if (type == 0) {  
        printHello();  
    } else {  
        printGoodbye();  
    }  
    return 0;  
}

在C语言中，在不考虑使用内联函数的情况下，printHello和printGoodbye函数都是已知的。在调用时，编译器直接发出指令去进行调用，函数的地址通过硬解码得到。

现在换一种写法：

#import <stdio.h> 
 
void printHello() {  
    printf("Hello, world!\n");  
}  
void printGoodbye() {  
    printf("Goodbye, world!\n");  
}  
 
void doTheThing(int type) {  
    void (*fnc)();  
    if (type == 0) {  
        fnc = printHello;  
    } else {  
        fnc = printGoodbye;  
    }  
    fnc();  
    return 0;  
}

以上代码则使用了动态绑定的方法，直到运行的时候，fnc函数具体是什么函数是未知的。与第一段代码不同的是，这里获得函数地址的方法不能硬解码获得，而是在运行期间得到。

OC中

OC中，对象调用方法，也叫给对象发送消息，实际上是使用了动态绑定机制。在底层，所有方法都是普通的C语言函数，然而对象收到消息之后，究竟该调用哪个方法则完全于运行期决定，甚至可以在程序运行时改变，这些特性使得Objective-C成为一门真正的动态语言。
通常我们在OC中这样发送消息：

id returnValue = [someObject messageName:parameter];

someObject是消息的接受者,messageName是一个选择器，parameter则为参数。选择器+参数就是我们所称为的消息。
在底层，编译器将我们的消息转换文标准的C函数形式，如下：

void objc_msgSend(id self,SEL cmd,…)

self 为消息接收者，cmd为选择器，省略号为参数，表示可变长度参数。
因此，以上的消息转换为标准的C函数后如下：

id returnValue = objc_msgSend(someObject,@selector(messageName),paramter)

之所以objc_msgSend方法总能找到正确的函数去执行，原因如下：
其实每个类中都有一张方法列表去存储这个类中有的方法，当发出objc_msgSend
方法时候，就会顺着列表去找这个方法是否存在，如果不存在，则向该类的父类继续查找，直到找到位置。如果始终没有找到方法，那么就会进入到消息转发机制（后续知识，以后章节会介绍）。
OC runtime还有一个机制在于方法缓存，每调用完这个方法后，一个方法映射就会被缓存起来，如果之后调用相同的方法，那么就能直接从映射表里确定方法的位置，而不用每次都需要查找，这样执行速度会快一点。

几个特殊方法

objc_msgSend_stret
如果待发送的消息要返回结构体，那么可交由此函数处理。只有当CPU的寄存器能够容纳得下消息返回类型时，这个函数才能处理此消息。若是返回值无法容纳于CPU寄存器中（比如说返回的结构体太大了），那么就由另一个函数执行派发。此时，那个函数会通过分配在栈上的某个变量来处理消息所返回的结构体。

objc_msgSend_fpret
如果消息返回的是浮点数，那么可交由此函数处理。在某些架构的CPU中调用函数时，需要对“浮点数寄存器”（floating-point register）做特殊处理，也就是说，通常所用的objc_msgSend在这种情况下并不合适。这个函数是为了处理x86等架构CPU中某些令人稍觉惊讶的奇怪状况。

objc_msgSendSuper
如果要给超类发消息，例如[super message:parameter]，那么就交由此函数处理。也有另外两个与objc_msgSend_stret和objc_msgSend_fpret等效的函数，用于处理发给super的相应消息。

以上内容摘抄自网上翻译，因为英文原文这部分实在是不太好理解。
我觉得可以简单的按照字面意思来进行选择，比如你希望函数返回体为结构体，那么就使用objc_msgSend_stret，否则有几率会崩溃。返回值为浮点数时也是相同道理。

上文说过，当找到相应的方法时，会跳转过去。之所以可以这样实现，是因为每一个Objective-C函数都可以看作是一个简单的C函数，原型如下：

<return_type> Class_selector(id self,SEL _cmd,...)

以上Class及selector的命名是为了方便理解。每个类中都有一张类似于字典的方法表，而selector就相当于查找方法的key，objc_msgSend函数就是通过查这张表来实现跳转的。之所以以上原型和objc_msgSend方法长的非常相像，是为了更好使用tail-call技术来时方法的跳转更加优化。

如果某函数的最后一项操作是调用另外一个函数，那么就可以运用“tail-call”技术。
此时编译器会生成调转至另一函数所需的指令码，而不会向调用堆栈中推入新的“栈帧”。tail-call使用的条件比较苛刻，除了要求函数的最后一项操作是调用另外一个函数外，，并且要求另外一个函数不是有返回值的函数类型。tail-call对objc_msgSend非常关键，如果不这么做的话，那么每次调用Objective-C方法之前，都需要为调用objc_msgSend函数准备“栈帧”，若是不优化，还会过早地发生“栈溢出”（stack overflow）现象。

在写OC中，我们其实并不需要了解那么多底层的东西，但是我们需要知道调用一个方法之后，OC底层都发生了什么。

总结

1 一个消息包含接受者，选择子和参数。调用一个方法相当于像对象发送一条消息。
2 当发送消息是，动态绑定机制会帮助我们查找方法的实现并进行运行。

高效编写代码的方法(九)：了解objc_msgSend

C中

OC中

几个特殊方法

总结

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