Runtime（一）消息传递机制

Introduction

The Objective-C language defers as many decisions as it can from compile time and link time to runtime. Whenever possible, it does things dynamically. This means that the language requires not just a compiler, but also a runtime system to execute the compiled code.

OC是一种面向对象的动态语言，动态语言就是在运行时来执行静态语言的编译链接的工作。这就要求除了编译器之外还要有一种运行时系统来执行编译等功能。OC中这个系统就是runtime。

编译时间指编译程序将源程序编译成目标程序所占用的时间。
源程序，是指未经编译的，按照一定的程序设计语言规范书写的，人类可读的文本文件。通常由高级语言编写。
目标程序，又称为“目的程序”，为源程序经编译可直接被计算机运行的机器码集合，在计算机文件上以.obj作扩展名。目标代码尽管已经是机器指令，但是还不能运行，因为目标程序还没有解决函数调用问题，需要将各个目标程序与库函数连接，才能形成完整的可执行程序。

Messaging

这一章描述了：

消息表达式（message expression）如何转换为objc_msgSend函数调用。
如何通过名称（name）来引用方法（methods）。
说明如何充分利用objc_msgSend。
如何规避（circumvent）动态绑定（dynamic binding）。

The objc_msgSend Function

[receiver message]

在OC中，消息（message）在运行时（runtime）才被绑定到方法实现。编译器（compiler）把消息转换（convert to）为函数objc_msgSend的调用。objc_msgSend将接收方（receiver）和消息中提到的方法的名称（即selector）作为函数的两个重要的参数：

objc_msgSend(receiver, selector)

消息中所有参数（arguments）也会传递给objc_msgSend函数：

objc_msgSend(receiver, selector, arg1, arg2, ...)

objc_msgSend为动态绑定执行所需的一切。

首先，它查找selector引用的实现方法。（因为相同的方法可以被不同的类实现，所以定位精确的实现方法取决于receiver的的类型）
然后，调用实现方法，把receiver和方法指定的参数传递给它。
最后，把实现方法的返回值作为它的返回值。

note：编译器生成对objc_msgSend的调用，你不要直接在代码中直接调用它

消息传递的关键依赖于编译器为每个类和对象创建的结构(structures)，每个类结构包含两个基本(essential)元素：

一个指向父类的指针（A point to the superclass）
一个类的调度表（A class dispatch table）。这个表拥有将方法选择器（method selector）与特定类的方法地址相关联的条目（entries）。例如：setOrigin::的selector与setOrigin::的实现方法（implementation）地址关联起来。

当创建一个新对象时，内存会为它分配空间，并且它的实例变量会被初始化。这个对象的所有变量中第一个是isa指针（指向它的类structure），object可以根据isa访问它的类和父类。

当一个objc_msgSend发送给一个对象时，沿着isa查找类结构中调度表（dispatch table）中的selector对应的实现方法的地址（address）。如果没有找到对应的selector，则继续沿着isa查找父类的dispatch table的selector。连续的失败（successive failures）导致objc_msgSend遍历层级，直到遍历到NSObject。

为了加快消息传递速度，runtime系统会缓冲（cache）已经使用过的selectors和addresses of methods。每一个类都单独（seperate）创建cache缓冲继承（inherited）的和定义的方法。

Using Hidden Arguments

当objc_msgSend找到方法实现的地址，调用方法，并把message中的arguments传递给它。同时，也包含两个隐藏的（hidden）arguments。

接受消息的对象（The receiving object）。
方法的选择器（The selector for the method）。

这两个参数为方法实现提供了明确的信息：消息表达式的两半（即[receiver message]）。方法将receiving object引用为self，将selector引用为_cmd。

Getting a Method Address

void (*setter)(id, SEL, BOOL);
int i;
setter = (void(*)(id, SEL, BOOL))[target methodForSelector:@selector(setFilled:)];
for (i = 0, i < 1000, i++) {
  setter(targetList(i), @selector(setFilled:), YES);
}

阻止动态绑定的唯一方式：获取方法的地址（addresss），直接调用它（如果它是一个函数）。这种情况只适合在连续多次调用某个方法的时候，可以减少动态绑定的消耗。

NSObject的methodForSelector:返回一个方法（method）的指针（pointer），用这个pointer去实现一个方。methodForSelector:返回的指针必须小心的转换为正确的函数类型。返回和参数类型都应该包含在转换中。例如：

void (*setter)(id, SEL, BOOL);
int i;
setter = (void(*)(id, SEL, BOOL))[target methodForSelector:@selector(setFilled:)];

接受对象（receiving object）和方法选择器（method selecotr），这两个参数（arguments）在方法语法中（method syntax）中是被隐藏的，但是方法作为函数（function）调用时，必须是显示的（explicit）。例如：

setter(targetList(i), @selector(setFilled:), YES);

使用methodForSelector:阻止动态绑定在消息传递中节省了大部分时间，但是这大部分时间只有在以下情况才有意义：某个确定的方法连续的调用。如在for loop。

note：methodForSelector:由Cocoa runtime system提供，不是Objective-C语言的特定。