详解Objective-C消息传递机制

　Objective-C获取消息工作机制是本文要介绍的内容，看name mangling的时候，也讲到了Objective-C的name mangling，于是又重新读了一下Objective-C 2.0 programming Language以及Objective-C 2.0 Runtime Reference里的相关内容,自己归纳一下  。

　

   MyClass.h  
   @interface MyClass : NSObject  
   {  
    }  
   @end  
   MyClass.m  
   #import < span>usr/include/objc/runtime.h> 
   #import “MyClass.h”  
   void myClassIMP(id _rec, SEL _cmd, int theInt)  
   {  
      NSLog(@”dynamic added method:%d”,theInt);  
   }  
   
- (id)init  
{  
    if( ( self = [super init]) != nil )  
    {  
   class_addMethod([MyClass class], @selector(dynGeneratedMethod:),(IMP)myClassIMP,”v@:i”);  
     }  
    return self;  
}  
 
Main.c  
#import “MyClass.h”  
int main(int argc, char *argv[])  
{  
  MyClass theInstance = [[MyClass alloc] init];  
  [theInstance dynGeneratedMethod:10];  
 return 0;  
} 

　　这段代码执行的结果是在控制台上输出：

dynamic added method:10 

　　接着来详细分析一下上面的代码：

　　在ObjC的类中这样的一个声明 – (void)foo:(int)a；被称作方法(method),而在调用的地方: [theClass foo:10];则被称之为发送消息(send message),具体来说是给对象theClass 发送foo:消息,注意这里foo后面的”:”，它也是消息名称的一部分，最前面的-代表实例方法，+代表类方法  。而类似的语句，在C或C++中，通常被称为呼叫函数（call function）,在ObjC中，函数(function)一词很少用到,不是它不存在，而是它被ObjC runtime给隐藏了起来  。
   
如前所述，ObjC是以消息机制来工作的，但其实诸如-(void)foo:(int)a的语句在编译时被objc_msgSend(receiver,selector,arg1,arg2,….)替换了，所以其实每一条发送消息的代码本质上还是调用函数(call function),不过他们调用的都是同一个函数objc_msgSend（也可能是objc_msgSend_stret(返回值是结构体),objc_msgSend_fpret(返回值是浮点型)等)

　　分析objc_msgSend的参数，第一个receiver的类型是id,代表接受消息的对象,第二个是selector代表接收对象的方法，后面的是该方法的参数，之前那条语句的被编译器替换后就是：

[theClass foo:10]  -> objc_msg(theClass,@selector(foo:),10); 

　　因为消息的接受对象和接受对象的方法都参数化，所以在运行时刻，接受对象和接受对象的方法都可以是动态的!

　　比如说程序里面可以这样写：

id helper = getTheReceiver();  
SEL request = getTheSelector();  
[helper performSelector:request]; 

　　它的实现是基于ObjC runtime. NSObject类实现了这套机制，所以每一个继承于NSObject的类都能自动获得runtime的支持  。在这样的一个类中，有一个isa指针，指向该类定义的数据结构体,这个结构体是由编译器编译时为类（须继承于NSObject）创建的.在这个结构体中有包括了指向其父类类定义的指针以及Dispatch table. Dispatch table是一张SEL和IMP的对应表  。

　　对于名称相同的方法，他们都有相同的SEL,方法的名称不包括类名称，所以子类和父类中的同名方法拥有相同的SEL,但是他们的实现可以各不相同，因而在他们各自的Dispatch表中SEL所对应的IMP是不同的，IMP是一个函数指针，而虽然每一个SEL对应的是一个方法的名称，但考虑到效率，SEL本身是一个整型，编译器会另外生成一张SEL和方法名称对应的表  。有了这样的结构，objc就可以实现多态了  。还是这行代码：

[theClass foo:10]； 

　　是向theClass发送了foo:消息,那么首先在theClass的类结构的Dispatch table里找有没有对应的SEL，如果有的话，就表示theClass有响应该消息的方法，程序就跳到该方法的代码地址头（由IMP指定），开始执行  。如果在theClass的Dispatch table找不到对应的SEL,那么就会通过isa所指的结构体中包含的父类指针，到父类里面去寻找，如果到最后还是没有找到，就会出现runtime error.所以说，即使theClass以及它的父类都没有定义-(void) foo:(int)a方法，程序还是可以通过编译，但如果是用xcode的话，编译器会有警告，告知theClass可能无法响应该消息  。不会报错的原因是类的方法也可以在执行时刻创建！上面的代码：

class_addMethod([MyClass class], @selector(dynGeneratedMethod:),(IMP)myClassIMP,”v@:i”); 

　　就是给MyClass类在执行时刻增加了一个响应dynGeneratedMethod:消息的方法，这样之后对任何MyClass的instance类发送dynGeneratedMethod:消息，就会得到响应了.myClassIMP是类收到该消息时要调用的方法，其声明如下：

void myClassIMP(id _rec, SEL _cmd, int theInt) 

　　这个方法的前面两个参数是必须的，之后的参数才是我们实际用到的参数，数目和@selector()中的冒号数一样,冒号数代表的就是参数个数  。第一个参数是消息的接受对象，是MyClass的实例，第二个参数是由SEL代表的具体消息  。

　　Class_addMethod的最后一个参数是表示dynGeneratedMethod:的返回值和参数信息，不过我自己试了一下，这个参数不起作用  。

　　几个要点：

　　1、对于C中被称为函数(function)和函数调用(function call)的地方，在ObjC中被叫做方法(method)和发送消息(send message).试图调用未定义的方法会导致编译错误，而发送一条消息，即使没有任何类定义了响应该消息的方法，编译时也不会报错，从语义上讲这也是对的，发一条消息本来就不要求一定有人会响应，不过如果执行到发送消息的代码时真的没有类可以响应的话，是会发生runtime error,为了避免这种事情发生，可以先进行检测，这样写：

if( [myClass respondsToSelector:@selector(foo:)])  
{  
   [myClass foo:10];  
} 

　　我感觉ObjC这样的一套sender receiver的定义更注重面向对象的概念  。类是一个接收者(receiver)，如果定义了某个方法，就可以接收和这个方法名称相同的消息  。而使用该类的client(sender),则尝试向该类发送消息.如果匹配了，就跳到类的方法里执行  。

　　2、方法名称是诸如foo:，不包括返回类型，参数类型，而又因为一个foo:对应于一个SEL，所以说ObjC不支持相同的foo:有不同的返回类型，也不支持重载  。不过类方法和实例方法可以有相同的名字，而又有不同类型的参数和返回类型,因为它们不是处在同一张dispatch table中  。

　　3、不仅类的方法可以运行时刻创建，类本身也可以在运行时刻创建，前面提到继承于NSObject的类,编译器会帮忙生成ObjC runtime所需要的类结构定义，只要我们在代码里也按照那个结构创建了自己的类，那一样可以获得ObjC runtime的支持  。