iOS - Runtime-消息机制-objc_msgSend()

iOS - Runtime-消息机制-objc_msgSend()

前言

本章主要介绍消息机制-objc_msgSend的执行流程，分为消息发送、动态方法解析、消息转发三个阶段，每个阶段可以做什么。还介绍了super的本质是什么，如何调用的

1. objc_msgSend执行流程

OC中的方法调用，其实都是转换为objc_msgSend函数的调用

objc_msgSend的执行流程可以分为3大阶段

  • 消息发送

  • 动态方法解析

  • 消息转发

1.1 消息发送

  • 如果是从class_rw_t中查找方法

    1. 已经排序的，二分查找
    2. 没有排序的，遍历查找

  • receiver通过isa指针找到receiverClass

  • receiverClass通过superclass指针找到superClass

1.2 动态方法解析

1.2.1 开发者可以实现以下方法，来动态添加方法实现
  • +resolveInstanceMethod: -----用于 实例方法
  • +resolveClassMethod: -----用于类方法
1.2.2 动态解析过后，会重新走“消息发送”的流程
  • “从receiverClass的cache中查找方法”这一步开始执行
1.2.3 示例

ZSXPerson类有test方法，但是方法实现注释掉了

@interface ZSXPerson : NSObject- (void)test;@end@implementation ZSXPerson//- (void)test {
//    NSLog(@"ZSXPerson - %s", __func__);
//}@end

此时我们调用 test 方法发就会报错unrecognized selector sent to instance

在动态方法解析阶段给类对象增加方法实现

- (void)other {NSLog(@"ZSXPerson - %s", __func__);
}+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {if (sel == @selector(test)) {// 获取 qitafangfaMethod method = class_getInstanceMethod(self, @selector(other));// 动态添加 test 方法的实现class_addMethod(self, sel, method_getImplementation(method), method_getTypeEncoding(method));// 返回YES代表有动态添加方法return YES;}return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

将方法实现other设置为test的方法实现，这时候可以看到不会报错了，而是执行了- (void)other方法

1.2.3.1 类方法

动态方法解析类方法也是类似的，只不过用的是+resolveClassMethod:方法，并且class_addMethod应该给元类对象添加方法。使用object_getClass(self)获取元类对象

@interface ZSXPerson : NSObject- (void)test;+ (void)test1;@end@implementation ZSXPerson//- (void)test {
//    NSLog(@"ZSXPerson - %s", __func__);
//}//+ (void)test1 {
//    NSLog(@"ZSXPerson - %s", __func__);
//}- (void)other {NSLog(@"ZSXPerson - %s", __func__);
}+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {if (sel == @selector(test)) {// 获取 qitafangfaMethod method = class_getInstanceMethod(self, @selector(other));// 动态添加 test 方法的实现class_addMethod(self, sel, method_getImplementation(method), method_getTypeEncoding(method));// 返回YES代表有动态添加方法return YES;}return [super resolveInstanceMethod:sel];
}+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel {if (sel == @selector(test1)) {// 获取 qitafangfaMethod method = class_getInstanceMethod(self, @selector(other));// 动态添加 test 方法的实现class_addMethod(object_getClass(self), sel, method_getImplementation(method), method_getTypeEncoding(method));// 返回YES代表有动态添加方法return YES;}return [super resolveClassMethod:sel];
}@end

main.m

int main(int argc, const char * argv[]) {@autoreleasepool {
//        ZSXPerson *person = [[ZSXPerson alloc] init];
//        [person test];[ZSXPerson test1];}return 0;
}

执行结果

1.3 消息转发

如果动态方法解析阶段没有处理，回来到消息转发阶段

  • 首先来到forwardingTargetForSelector:方法，该方法中可以重新返回一个消息接收者，程序将会重新执行objc_msgSend()方法，此时消息时发送给新的接受者
  • 如果forwardingTargetForSelector:方法没有处理，会来到methodSignatureForSelector:方法，该方法可以返回一个方法签名，返回后，程序会继续调用forwardInvocation:方法。如果methodSignatureForSelector:方法也没处理，程序就抛出异常
  • 在forwardInvocation:方法中，开发者可以自定义任何逻辑
  • 以上方法都有对象方法、类方法2个版本（前面可以是加号+，也可以是减号-）
1.3.1 forwardingTargetForSelector:

新建一个ZSXCat类，该类实现了- (void)test方法

@interface ZSXCat : NSObject@end@implementation ZSXCat- (void)test {NSLog(@"ZSXCat - %s", __func__);
}@end

实现forwardingTargetForSelector:方法，将消息接受者转发给ZSXCat对象

@interface ZSXPerson : NSObject- (void)test;@end@implementation ZSXPerson//- (void)test {
//    NSLog(@"ZSXPerson - %s", __func__);
//}//+ (void)test1 {
//    NSLog(@"ZSXPerson - %s", __func__);
//}- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {if (aSelector == @selector(test)) {return [[ZSXCat alloc] init];}return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}@end

运行结果： 调用了ZSXCat的- (void)test方法

1.3.2 methodSignatureForSelector:
@implementation ZSXPerson//- (void)test {
//    NSLog(@"ZSXPerson - %s", __func__);
//}//- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
//    if (aSelector == @selector(test)) {
//        return [[ZSXCat alloc] init];
//    }
//    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
//}// 方法签名：返回值类型、参数类型
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {if (aSelector == @selector(test)) {return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v16@0:8"];}return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}// NSInvocation封装了一个方法调用，包括：方法调用者、方法签名、方法参数
// anInvocation.target  方法调用者
// anInvocation.selector  方法名
// [anInvocation getArgument:NULL atIndex:0]  参数
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {NSLog(@"---- forwardInvocation");
}@end

返回方法签名，来到forwardInvocation:继续执行

2. 拓展

2.1 forwardInvocation:自定义逻辑

在动态方法解析阶段，+resolveClassMethod:方法是可以给消息接受者动态增加一个`方法实现

在消息转发阶段，forwardingTargetForSelector:方法是可以重新返回一个消息接受者，相当于是让另一个人来处理这个方法。

但是，来到methodSignatureForSelector:方法后，可以使用方法签名自定义更复杂的业务

2.1.1 方法签名阶段的其他用法
把方法调用 转发给ZSXCat对象
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {NSLog(@"---- forwardInvocation");// 把方法调用 转发给ZSXCat对象[anInvocation invokeWithTarget:[[ZSXCat alloc]init]];
}
使用参数

方法增加age参数- (void)test:(int)age

调用时传入参数：

int main(int argc, const char * argv[]) {@autoreleasepool {ZSXPerson *person = [[ZSXPerson alloc] init];[person test:10];}return 0;
}

方法签名使用参数

// 方法签名：返回值类型、参数类型
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {if (aSelector == @selector(test:)) {return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"i24@0:8i16"];}return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}// NSInvocation封装了一个方法调用，包括：方法调用者、方法签名、方法参数
// anInvocation.target  方法调用者
// anInvocation.selector  方法名
// [anInvocation getArgument:NULL atIndex:0]  参数
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {NSLog(@"---- forwardInvocation");// 把方法调用 转发给ZSXCat对象
//    [anInvocation invokeWithTarget:[[ZSXCat alloc]init]];// 取出参数。参数顺序：receiver、selector、other argumentsint age;[anInvocation getArgument:&age atIndex:2];NSLog(@"age is %d", age + 10);
}

打印结果：

2.2 消息转发 - 类方法

在处理消息转发的时候，会发现如果forwardingTargetForSelector和methodSignatureForSelector方法，使用+开头写法时代码提示没有这俩方法，所以有的人认为消息转发不支持类方案

其实是支持的，把方法的-号改成+即可：

@interface ZSXPerson : NSObject- (void)test:(int)age;+ (void)test1;@end
@implementation ZSXCat- (void)test {NSLog(@"ZSXCat - %s", __func__);
}+ (void)test1 {NSLog(@"ZSXCat - %s", __func__);
}@end

main.m

int main(int argc, const char * argv[]) {@autoreleasepool {
//        ZSXPerson *person = [[ZSXPerson alloc] init];
//        [person test:10];[ZSXPerson test1];}return 0;
}

ZSXPerson.m

@implementation ZSXPerson//- (void)test:(int)age {
//    NSLog(@"ZSXPerson - %s", __func__);
//}- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {if (aSelector == @selector(test)) {return [[ZSXCat alloc] init];}return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}//+ (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
//    if (aSelector == @selector(test1)) {
//        return [ZSXCat class];
//    }
//    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
//}// 方法签名：返回值类型、参数类型
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {if (aSelector == @selector(test:)) {return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"i24@0:8i16"];}return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}+ (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {if (aSelector == @selector(test1)) {return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"]; //v16@0:8 可简写为 v@:}return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}// NSInvocation封装了一个方法调用，包括：方法调用者、方法签名、方法参数
// anInvocation.target  方法调用者
// anInvocation.selector  方法名
// [anInvocation getArgument:NULL atIndex:0]  参数
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {NSLog(@"---- forwardInvocation");
//    // 把方法调用 转发给ZSXCat对象
//    [anInvocation invokeWithTarget:[[ZSXCat alloc]init]];// 取出参数。参数顺序：receiver、selector、other arguments
//    int age;
//    [anInvocation getArgument:&age atIndex:2];
//    NSLog(@"age is %d", age + 10);
}+ (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {NSLog(@"---- forwardInvocation");// 把方法调用 转发给ZSXCat对象[anInvocation invokeWithTarget:[ZSXCat class]];
}@end

2.3 super

2.3.1 示例代码

ZSXStudent继承于ZSXPerson，ZSXPerson继承于NSObject。如下代码打印结果是什么

ZSXPerson.h

@interface ZSXPerson : NSObject@end

ZSXStudent.h

@interface ZSXStudent : ZSXPerson@end

ZSXStudent.m

@implementation ZSXStudent- (instancetype)init {if (self = [super init]) {NSLog(@"[self class] - %@", [self class]);NSLog(@"[self superclass] - %@", [self superclass]);NSLog(@"--------------------------------");NSLog(@"[super class] - %@", [super class]);NSLog(@"[super superclass] - %@", [super superclass]);}return self;
}@end

打印结果： 示例中，比较容易混淆的是[super class]、[super superclass]，他们的打印结果和[self class]、[self superclass]是一样的。

2.3.2 super本质

super调用时，底层会转换为objc_msgSendSuper2函数的调用，接收2个参数

  • struct objc_super
  • SEL

objc_super结构体:

  • receiver是消息接收者
  • super_class是第一个要搜索的类

super与self相比，它们消息接受者都是self，super会多传一个super_class，表示从super_class开始查找。

2.3.3 分析

ZSXStudent中，执行[super class]，相当于执行这句：

objc_msgSendSuper({self, [ZSXPerson class]}, @selector(class));

表示：

  • 消息接收者：self
  • 从ZSXPerson类对象开始
  • 查找调用class方法

class方法存在于NSObject中的，此时不管从ZSXStudent开始查找，还是从ZSXPerson开始查找，最终都到NSObject才找到方法

class方法实现如下：

[super class]和[self class]他们的消息接受者都是self，也就是ZSXStudent，因此他们打印结果都是ZSXStudent。superclass则都是ZSXPerson

@oubijiexi

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