Cocoa 之消息

了解三个概念Class, SEL, IMP,它们在objc/objc.h 中定义:

typedef struct objc_class *Class;

typedef struct objc_object {

    Class isa;

} *id;

typedef struct objc_selector   *SEL;   

typedef id (*IMP)(id, SEL, ...);
struct objc_class {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;

#if !__OBJC2__
    Class super_class                                        OBJC2_UNAVAILABLE;
    const char *name                                         OBJC2_UNAVAILABLE;
    long version                                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    long info                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
    long instance_size                                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_ivar_list *ivars                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_method_list **methodLists                    OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_cache *cache                                 OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_protocol_list *protocols                     OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif

} OBJC2_UNAVAILABLE;
/* Use `Class` instead of `struct objc_class *` */

Class 是指向类结构体的指针,该类结构体含有一个指向其父类类结构的指针,该类方法的链表,该类方法的缓存以及其他必要信息。

NSObject 的class 方法就返回这样一个指向其类结构的指针。每一个类实例对象的第一个实例变量是一个指向该对象的类结构的指针,叫做isa。通过该指针,对象可以访问它对应的类以及相应的父类。如图一所示:

class superclass.gif

如图一所示,圆形所代表的实例对象的第一个实例变量为 isa,它指向该类的类结构 The object’s class。而该类结构有一个指向其父类类结构的指针superclass, 以及自身消息名称(selector)/实现地址(address)的方法链表。

方法的含义:
注意这里所说的方法链表里面存储的是Method 类型的。图一中selector 就是指 Method的 SEL, address就是指Method的 IMP。 Method 在头文件 objc_class.h中定义如下:

typedef struct objc_method *Method;

typedef struct objc_ method {

    SEL method_name;

    char *method_types;

    IMP method_imp;

};

方法 Method,其包含
一个 SEL – 表示该方法的名称
一个types – 表示该方法参数的类型
一个 IMP - 指向该方法的具体实现的函数指针

不同的类可以拥有相同的 selector,这个没有问题,因为不同类的实例对象performSelector相同的 selector 时,会在各自的消息选标(selector)/实现地址(address) 方法链表中根据 selector 去查找具体的方法实现IMP, 然后用这个方法实现去执行具体的实现代码。这是一个动态绑定的过程,在编译的时候,我们不知道最终会执行哪一些代码,只有在执行的时候,通过selector去查询,我们才能确定具体的执行代码。

IMP 的含义:
在前面我们也看到 IMP 的定义为:
typedef id (*IMP)(id, SEL, ...);

至此,我们就很清楚地知道 IMP 的含义:IMP 是一个函数指针,这个被指向的函数包含一个接收消息的对象id(self 指针), 调用方法的选标 SEL (方法名),以及不定个数的方法参数,并返回一个id。也就是说 IMP 是消息最终调用的执行代码,是方法真正的实现代码 。我们可以像在C语言里面一样使用这个函数指针。

消息传递(Messaging)

在 Objective-C 中,[object foo]语法并不会立即执行 foo 这个方法的代码。它是在运行时给 object 发送一条叫 foo 的消息。这个消息,也许会由 object 来处理,也许会被转发给另一个对象,或者不予理睬假装没收到这个消息。多条不同的消息也可以对应同一个方法实现。这些都是在程序运行的时候决定的。

从这些定义中可以看出发送一条消息也就 objc_msgSend做了什么事。举 objc_msgSend(obj, foo)
这个例子来说:
1.首先,通过 obj 的 isa 指针找到它的 class ;
2.在 class 的 method list 找 foo ;
3.如果 class 中没到 foo,继续往它的 superclass 中找 ;
4.一旦找到 foo 这个函数,就去执行它的实现IMP .

但这种实现有个问题,效率低。但一个 class 往往只有 20% 的函数会被经常调用,可能占总调用次数的 80% 。每个消息都需要遍历一次 objc_method_list并不合理。如果把经常被调用的函数缓存下来,那可以大大提高函数查询的效率。这也就是 objc_class中另一个重要成员 objc_cache做的事情 - 再找到 foo 之后,把 foo 的 method_name作为 key ,method_imp作为 value 给存起来。当再次收到 foo 消息的时候,可以直接在 cache 里找到,避免去遍历 objc_method_list.

首先,编译器将代码[obj makeText];转化为objc_msgSend(obj, @selector (makeText));,在objc_msgSend函数中。首先通过obj的isa指针找到obj对应的class。在Class中先去cache中 通过SEL查找对应函数method(猜测cache中method列表是以SEL为key通过hash表来存储的,这样能提高函数查找速度),若 cache中未找到。再去methodList中查找,若methodlist中未找到,则取superClass中查找。若能找到,则将method加 入到cache中,以方便下次查找,并通过method中的函数指针跳转到对应的函数中去执行。

参考:
http://blog.csdn.net/kesalin/article/details/6689226

http://southpeak.github.io/blog/2014/10/25/objective-c-runtime-yun-xing-shi-zhi-lei-yu-dui-xiang/

http://tech.glowing.com/cn/objective-c-runtime/

http://blog.csdn.net/a19860903/article/details/44853841

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