objc_msgSend 一些小总结
2021-08-26 本文已影响0人
Priders
objc_msgSend
从编译后的CPP文件开始
Man * msgMan = [[Man alloc]init];
xcrun --sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main.cpp
===>
Man *msgMan = ((Man *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)
((Man *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)
((id)objc_getClass("Man"), sel_registerName("alloc")),
sel_registerName("init"));
简化一下 摸索了一下
===> 其实就是俄罗斯套娃 哈哈 目前使用了 函数指针的形式调用
以前是使用objc_msgSend(id,SEL)这样 前提必须设置Enbale Strict Checking of objc_msgSend Calls为NO
如果为YES 我们必须使用如下解释的函数指针的方式 直接跳过检查
Man *msgMan = ((Man *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)
((id)((Man *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("Man"), sel_registerName("alloc")), //id
sel_registerName("init"));//SEL
再简化一下
===>
id classMan = ((Man *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend) //id
((id)objc_getClass("Man"), sel_registerName("alloc")) //SEL
Man *msgMan = ((Man *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)
(classMan, //id
sel_registerName("init")) //SEL
最细解释
===>
void *msgSendIMP = (void *)objc_msgSend;
Man *(*funcMsgSend)(id,SEL) = msgSendIMP;
//有这里可知 原代码的地方 使用了匿名函数指针(Man *(*)(id, SEL))
//一开始看懵逼到 恍然大悟
Man *msgMan = funcMsgSend((id)objc_getClass("Man"),sel_registerName("alloc"));
由此递推 alloc init 等其他方法
//看不懂看这里
//看看C++的函数指针相关的内容
//IMP 相关
执行IMP void (*func)(id, SEL, id) = (void *)imp; func(self, methodName,param);
注意分析：如果方法没有传入参数时：void (*func)(id, SEL) = (void *)imp; func(self, methodName);
如果方法传入一个参数时：void (*func)(id, SEL,id) = (void *)imp; func(self, methodName,param);
如果方法传入俩个参数时：void (*func)(id, SEL,id,id) = (void *)imp; func(self, methodName,param1,param2);
objc_msgSend
在开始objc_msgSend方法的学习时候，以及对平常使用的oc代码进行 消息发送的本质 底层方法是具体如何去理解，调用的进行总结。
现在开始真正对这个方法进行学习。
在objc/Source里可以看到 objc-msg-XXX.s（），说明这个方法和__dyld_start一样用汇编语言进行实现的。原因：提高消息发送的过程，使用汇编节省高级语言翻译过程，编译成机器码就可以了。
一开始我觉得看不懂汇编，看着里面的内容发现 汇编那么多个内容 你不懂我也不懂 那肯定要有注释 不然谁看懂 整挺好 源码内部真的有注释
objc-msg-simulator-x86_64.s
objc-msg-arm.s
objc-msg-arm64.s
objc-msg-i386.s
objc-msg-simulator-i386.s
objc-msg-x86_64.s
针对看objc-msg-arm64.s 相关的。
找到其入口_objc_msgSend 还有一些别后缀的 直接搜索定位
ENTRY _objc_msgSend
UNWIND _objc_msgSend, NoFrame
//第一个为信息接受者 判断是否为0 如果是直接返回LReturnZero
cmp p0, #0 // nil check and tagged pointer check
#if SUPPORT_TAGGED_POINTERS
b.le LNilOrTagged // (MSB tagged pointer looks negative)
#else
b.eq LReturnZero
#endif
ldr p13, [x0] // p13 = isa 拿第一个的地址 也就是isa
GetClassFromIsa_p16 p13, 1, x0 // p16 = class 获取它的类 存在 p16里面
LGetIsaDone: //名如其目的 get完isa done 往下走
// calls imp or objc_msgSend_uncached
//查询缓存 模式？NORMAL Function当前调用的方法 MissLabelDynamic 估计是miss 没命中之后的动态调用？
CacheLookup NORMAL, _objc_msgSend, __objc_msgSend_uncached
接下来进入 CacheLookup 关于缓存查找
#if defined(__arm64__) && __LP64__
#if TARGET_OS_OSX || TARGET_OS_SIMULATOR
#define CACHE_MASK_STORAGE CACHE_MASK_STORAGE_HIGH_16_BIG_ADDRS
#else
#define CACHE_MASK_STORAGE CACHE_MASK_STORAGE_HIGH_16
#endif
#elif defined(__arm64__) && !__LP64__
#define CACHE_MASK_STORAGE CACHE_MASK_STORAGE_LOW_4
#else
#define CACHE_MASK_STORAGE CACHE_MASK_STORAGE_OUTLINED
#endif
去看新版的源码的时候 有点吓人 新旧变化那么多？
我删除一些暂为用到的 我考虑的是 arm64的
.macro CacheLookup Mode, Function, MissLabelDynamic, MissLabelConstant
mov x15, x16 // stash the original isa
LLookupStart\Function:
// p1 = SEL, p16 = isa
...
#elif CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_HIGH_16
ldr p11, [x16, #CACHE] // p11 = mask|buckets
#if CONFIG_USE_PREOPT_CACHES
#if __has_feature(ptrauth_calls)
tbnz p11, #0, LLookupPreopt\Function
and p10, p11, #0x0000ffffffffffff // p10 = buckets
#else
and p10, p11, #0x0000fffffffffffe // p10 = buckets
tbnz p11, #0, LLookupPreopt\Function
#endif
eor p12, p1, p1, LSR #7
and p12, p12, p11, LSR #48 // x12 = (_cmd ^ (_cmd >> 7)) & mask
#else
and p10, p11, #0x0000ffffffffffff // p10 = buckets
and p12, p1, p11, LSR #48 // x12 = _cmd & mask
#endif // CONFIG_USE_PREOPT_CACHES
#elif CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_LOW_4
...
#else
#error Unsupported cache mask storage for ARM64.
#endif
add p13, p10, p12, LSL #(1+PTRSHIFT)
// p13 = buckets + ((_cmd & mask) << (1+PTRSHIFT))
// do {
1: ldp p17, p9, [x13], #-BUCKET_SIZE // {imp, sel} = *bucket--
cmp p9, p1 // if (sel != _cmd) {
b.ne 3f // scan more
// } else {
2: CacheHit \Mode // hit: call or return imp
// }
3: cbz p9, \MissLabelDynamic // if (sel == 0) goto Miss;
cmp p13, p10 // } while (bucket >= buckets)
b.hs 1b
// wrap-around:
// p10 = first bucket
// p11 = mask (and maybe other bits on LP64)
// p12 = _cmd & mask
//
// A full cache can happen with CACHE_ALLOW_FULL_UTILIZATION.
// So stop when we circle back to the first probed bucket
// rather than when hitting the first bucket again.
//
// Note that we might probe the initial bucket twice
// when the first probed slot is the last entry.
#if CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_HIGH_16_BIG_ADDRS
...
#elif CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_HIGH_16
add p13, p10, p11, LSR #(48 - (1+PTRSHIFT))
// p13 = buckets + (mask << 1+PTRSHIFT)
// see comment about maskZeroBits
#elif CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_LOW_4
...
#else
#error Unsupported cache mask storage for ARM64.
#endif
add p12, p10, p12, LSL #(1+PTRSHIFT)
// p12 = first probed bucket
// do {
4: ldp p17, p9, [x13], #-BUCKET_SIZE // {imp, sel} = *bucket--
cmp p9, p1 // if (sel == _cmd)
b.eq 2b // goto hit
cmp p9, #0 // } while (sel != 0 &&
ccmp p13, p12, #0, ne // bucket > first_probed)
b.hi 4b
//__has_feature(ptrauth_calls): 是判断编译器是否支持指针身份验证功能
//ptrauth_calls 指针身份验证，针对arm64e架构；使用Apple A12或更高版本A系列处理器的设备
//（如iPhone XS、iPhone XS Max和iPhone XR或更新的设备）支持arm64e架构
这一大段 emmm 太难受了 但是通过其他办法来理解 对比新旧代码 以及在cache_t里面的插入缓存方法
在旧版中 还存在 这个find方法 在新版中已经没有了 集合合在insert里了。
bucket_t *b = buckets();
mask_t m = capacity - 1;
mask_t begin = cache_hash(sel, m);
mask_t i = begin;
// Scan for the first unused slot and insert there.
// There is guaranteed to be an empty slot.
do {
if (fastpath(b[i].sel() == 0)) {
incrementOccupied();
b[i].set<Atomic, Encoded>(b, sel, imp, cls());
return;
}
if (b[i].sel() == sel) {
// The entry was added to the cache by some other thread
// before we grabbed the cacheUpdateLock.
return;
}
} while (fastpath((i = cache_next(i, m)) != begin));
对比来学习 也就是说
在此查询的目的就是 在汇编的角度来拿出它的buckets 接着key值为：(mask_t)(value & mask); //value 相当sel 拿到之后进行遍历（mast转一圈又回到原处 来结束）这里查到到直接return 不插入 如果在查找过程 找到了 就应该调用 CacheHit \Mode // hit: call or return imp现在是insert过程 所以是return
找到了是0那就说明是空的插入set 但是在我们查找过程 为0就应该miss cbz p9, \MissLabelDynamic // if (sel == 0) goto Miss;
再回去一字一字的去看 汇编 发现 简单如斯
接着没命中（这才能继续往下走）MissLabelDynamic 还记得当初传进来的是啥？ __objc_msgSend_uncached！！！ 对的 定位到这个地方（在Mac 上用commonLine 断点调试 也可以看到这个）
STATIC_ENTRY __objc_msgSend_uncached
UNWIND __objc_msgSend_uncached, FrameWithNoSaves
// THIS IS NOT A CALLABLE C FUNCTION
// Out-of-band p15 is the class to search
MethodTableLookup //这个是一个不可调用的？C函数？可能后期改为C?
TailCallFunctionPointer x17
END_ENTRY __objc_msgSend_uncached
.macro MethodTableLookup
SAVE_REGS MSGSEND
// lookUpImpOrForward(obj, sel, cls, LOOKUP_INITIALIZE | LOOKUP_RESOLVER)
// receiver and selector already in x0 and x1
mov x2, x16 //应该给我们准备 cls 以及后面的传入参数
mov x3, #3
bl _lookUpImpOrForward //接着调用这个_lookUpImpOrForward
// IMP in x0
mov x17, x0
RESTORE_REGS MSGSEND
.endmacro
简单看一下上面的源码 其实最终就调用到了.
IMP lookUpImpOrForward(id inst, SEL sel, Class cls, int behavior)
checkIsKnowClass // 防止不是class类的？ CFI 控制流完整性（Control Flow Integrity, CFI）的防御机制
cls = realizeAndInitializeIfNeeded_locked(inst, cls, behavior & LOOKUP_INITIALIZE);
这就是调用我们的常用的initialize方法之处 盲猜 必须要标志位调一次而已 （cls->isInitialized）.
接下来就进入到了 类和父类的方法列表查找了（旧版本很清晰 新版本 维护了一个for 无退出条件的循环 需要break）
- 先是判断有没有支持缓存优化 有的话就查询cache中缓存
cache_getImp(curClass, sel)接着从curClass->cache.preoptFallbackClass再拿缓存。奇怪 如果这里一直拿不到 怎么出来到我的方法中拿呢？猜测是cache.preoptFallbackClass移动回来得到的不会进入这个缓存优化。 -
Method meth = getMethodNoSuper_nolock(curClass, sel);获取目前class的方法列表 通过SEL查找对应的方法,查询到跳转done - 在2中拿不到就 把curClass 设置为父类 接着查询父类的缓存，接着就是第二个循环里面 查询当前类（第一次的父类）的方法列表 继续循环下去
- 知道找到 缓存起来
log_and_fill_cache(cls, imp, sel, inst, curClass);并且返回imp 或者 没找到break 跳出循环 走动态方法决议。
