在上一篇iOS-底层原理 12：objc_msgSend流程分析之快速查找文章中，我们分析了快速查找流程，如果快速查不到，则需要进入慢速查找流程，以下是慢速查找的分析过程
objc_msgSend 慢速查找流程分析
慢速查找-汇编部分
在快速查找流程中，如果没有找到方法实现，无论是走到CheckMiss还是JumpMiss，最终都会走到__objc_msgSend_uncached汇编函数
- 在
objc-msg-arm64.s文件中查找__objc_msgSend_uncached的汇编实现，其中的核心是MethodTableLookup（即查询方法列表），其源码如下
STATIC_ENTRY __objc_msgSend_uncached
UNWIND __objc_msgSend_uncached, FrameWithNoSaves
// THIS IS NOT A CALLABLE C FUNCTION
// Out-of-band p16 is the class to search
MethodTableLookup // 开始查询方法列表
TailCallFunctionPointer x17
END_ENTRY __objc_msgSend_uncached
- 搜索
MethodTableLookup的汇编实现，其中的核心是_lookUpImpOrForward，汇编源码实现如下
.macro MethodTableLookup
// push frame
SignLR
stp fp, lr, [sp, #-16]!
mov fp, sp
// save parameter registers: x0..x8, q0..q7
sub sp, sp, #(10*8 + 8*16)
stp q0, q1, [sp, #(0*16)]
stp q2, q3, [sp, #(2*16)]
stp q4, q5, [sp, #(4*16)]
stp q6, q7, [sp, #(6*16)]
stp x0, x1, [sp, #(8*16+0*8)]
stp x2, x3, [sp, #(8*16+2*8)]
stp x4, x5, [sp, #(8*16+4*8)]
stp x6, x7, [sp, #(8*16+6*8)]
str x8, [sp, #(8*16+8*8)]
// lookUpImpOrForward(obj, sel, cls, LOOKUP_INITIALIZE | LOOKUP_RESOLVER)
// receiver and selector already in x0 and x1
mov x2, x16
mov x3, #3
bl _lookUpImpOrForward //核心源码
// IMP in x0
mov x17, x0
// restore registers and return
ldp q0, q1, [sp, #(0*16)]
ldp q2, q3, [sp, #(2*16)]
ldp q4, q5, [sp, #(4*16)]
ldp q6, q7, [sp, #(6*16)]
ldp x0, x1, [sp, #(8*16+0*8)]
ldp x2, x3, [sp, #(8*16+2*8)]
ldp x4, x5, [sp, #(8*16+4*8)]
ldp x6, x7, [sp, #(8*16+6*8)]
ldr x8, [sp, #(8*16+8*8)]
mov sp, fp
ldp fp, lr, [sp], #16
AuthenticateLR
.endmacro
验证
上述汇编的过程，可以通过汇编调试来验证
-
在
main中，例如[person sayHello]对象方法调用处加一个断点，并且开启汇编调试【Debug -- Debug worlflow -- 勾选Always show Disassembly】，运行程序
汇编验证-1
-
汇编中
objc_msgSend加一个断点，执行断住，按住control + stepinto，进入objc_msgSend的汇编
汇编验证-2
-
在
_objc_msgSend_uncached加一个断点，执行断住，按住control + stepinto，进入汇编
汇编验证-3
从上可以看出最后走到的就是lookUpImpOrForward，此时并不是汇编实现
注：
1、C/C++中调用汇编，去查找汇编时，C/C++调用的方法需要多加一个下划线
2、汇编中调用C/C++方法时，去查找C/C++方法，需要将汇编调用的方法去掉一个下划线
慢速查找-C/C++部分
- 根据汇编部分的提示，全局续搜索
lookUpImpOrForward，最后在objc-runtime-new.mm文件中找到了源码实现，这是一个c实现的函数
IMP lookUpImpOrForward(id inst, SEL sel, Class cls, int behavior)
{
// 定义的消息转发
const IMP forward_imp = (IMP)_objc_msgForward_impcache;
IMP imp = nil;
Class curClass;
runtimeLock.assertUnlocked();
// 快速查找，如果找到则直接返回imp
//目的：防止多线程操作时，刚好调用函数，此时缓存进来了
if (fastpath(behavior & LOOKUP_CACHE)) {
imp = cache_getImp(cls, sel);
if (imp) goto done_nolock;
}
//加锁，目的是保证读取的线程安全
runtimeLock.lock();
//判断是否是一个已知的类：判断当前类是否是已经被认可的类，即已经加载的类
checkIsKnownClass(cls);
//判断类是否实现，如果没有，需要先实现，此时的目的是为了确定父类链，方法后续的循环
if (slowpath(!cls->isRealized())) {
cls = realizeClassMaybeSwiftAndLeaveLocked(cls, runtimeLock);
}
//判断类是否初始化，如果没有，需要先初始化
if (slowpath((behavior & LOOKUP_INITIALIZE) && !cls->isInitialized())) {
cls = initializeAndLeaveLocked(cls, inst, runtimeLock);
}
runtimeLock.assertLocked();
curClass = cls;
//----查找类的缓存
// unreasonableClassCount -- 表示类的迭代的上限
//（猜测这里递归的原因是attempts在第一次循环时作了减一操作，然后再次循环时,仍在上限的范围内，所以可以继续递归）
for (unsigned attempts = unreasonableClassCount();;) {
//---当前类方法列表（采用二分查找算法），如果找到，则返回，将方法缓存到cache中
Method meth = getMethodNoSuper_nolock(curClass, sel);
if (meth) {
imp = meth->imp;
goto done;
}
//当前类 = 当前类的父类，并判断父类是否为nil
if (slowpath((curClass = curClass->superclass) == nil)) {
//--未找到方法实现，方法解析器也不行，使用转发
imp = forward_imp;
break;
}
// 如果父类链中存在循环，则停止
if (slowpath(--attempts == 0)) {
_objc_fatal("Memory corruption in class list.");
}
// --父类缓存
imp = cache_getImp(curClass, sel);
if (slowpath(imp == forward_imp)) {
// 如果在父类中找到了forward，则停止查找，且不缓存，首先调用此类的方法解析器
break;
}
if (fastpath(imp)) {
//如果在父类中，找到了此方法，将其存储到cache中
goto done;
}
}
//没有找到方法实现，尝试一次方法解析
if (slowpath(behavior & LOOKUP_RESOLVER)) {
//动态方法决议的控制条件，表示流程只走一次
behavior ^= LOOKUP_RESOLVER;
return resolveMethod_locked(inst, sel, cls, behavior);
}
done:
//存储到缓存
log_and_fill_cache(cls, imp, sel, inst, curClass);
//解锁
runtimeLock.unlock();
done_nolock:
if (slowpath((behavior & LOOKUP_NIL) && imp == forward_imp)) {
return nil;
}
return imp;
}
其整体的慢速查找流程如图所示
慢速查找流程
主要有以下几步：
-
【第一步】
cache缓存中进行查找，即快速查找，找到则直接返回imp，反之，则进入【第二步】 -
【第二步】判断
cls-
是否是
已知类，如果不是，则报错 -
类是否
实现，如果没有，则需要先实现，确定其父类链，此时实例化的目的是为了确定父类链、ro、以及rw等，方法后续数据的读取以及查找的循环 -
是否
初始化，如果没有，则初始化
-
-
【第三步】
for循环，按照类继承链 或者 元类继承链的顺序查找-
当前cls的
方法列表中使用二分查找算法查找方法，如果找到，则进入cache写入流程（在iOS-底层原理 11：objc_class 中 cache 原理分析文章中已经详述过），并返回imp，如果没有找到，则返回nil -
当前cls被赋值为父类，如果父类等于nil，则imp = 消息转发，并终止递归，进入【第四步】 -
如果
父类链中存在循环，则报错，终止循环 -
父类缓存中查找方法-
如果
未找到，则直接返回nil，继续循环查找 -
如果
找到，则直接返回imp，执行cache写入流程
-
-
-
【第四步】
判断是否执行过动态方法解析-
，如果
没有，执行动态方法解析 -
如果
执行过一次动态方法解析，则走到消息转发流程
-
以上就是方法的慢速查找流程，下面在分别详细解释二分查找原理 以及 父类缓存查找详细步骤
getMethodNoSuper_nolock方法：二分查找方法列表
查找方法列表的流程如下所示，
二分方法列表查找流程
其二分查找核心的源码实现如下
ALWAYS_INLINE static method_t *
findMethodInSortedMethodList(SEL key, const method_list_t *list)
{
ASSERT(list);
const method_t * const first = &list->first;
const method_t *base = first;
const method_t *probe;
uintptr_t keyValue = (uintptr_t)key; //key 等于 say666
uint32_t count;
//base相当于low，count是max，probe是middle，这就是二分
for (count = list->count; count != 0; count >>= 1) {
//从首地址+下标 --> 移动到中间位置（count >> 1 右移1位即 count/2 = 4）
probe = base + (count >> 1);
uintptr_t probeValue = (uintptr_t)probe->name;
//如果查找的key的keyvalue等于中间位置（probe）的probeValue，则直接返回中间位置
if (keyValue == probeValue) {
// -- while 平移 -- 排除分类重名方法
while (probe > first && keyValue == (uintptr_t)probe[-1].name) {
//排除分类重名方法（方法的存储是先存储类方法，在存储分类---按照先进后出的原则，分类方法最先出，而我们要取的类方法，所以需要先排除分类方法）
//如果是两个分类，就看谁先进行加载
probe--;
}
return (method_t *)probe;
}
//如果keyValue 大于 probeValue，就往probe即中间位置的右边查找
if (keyValue > probeValue) {
base = probe + 1;
count--;
}
}
return nil;
}
算法原理简述为：从第一次查找开始，每次都取中间位置，与想查找的key的value值作比较，如果相等，则需要排除分类方法，然后将查询到的位置的方法实现返回，如果不相等，则需要继续二分查找，如果循环至count = 0还是没有找到，则直接返回nil，如下所示：
二分查找方法列表原理
以查找LGPerson类的say666实例方法为例，其二分查找过程如下
举例说明二分查找过程
cache_getImp方法：父类缓存查找
cache_getImp方法是通过汇编_cache_getImp实现，传入的$0 是 GETIMP，如下所示
父类缓存查找流程
-
如果
父类缓存中找到了方法实现，则跳转至CacheHit即命中，则直接返回imp -
如果在
父类缓存中，没有找到方法实现，则跳转至CheckMiss或者JumpMiss，通过判断$0跳转至LGetImpMiss，直接返回nil
总结
-
对于
对象方法（即实例方法），即在类中查找，其慢速查找的父类链是：类--父类--根类--nil -
对于
类方法，即在元类中查找，其慢速查找的父类链是：元类--根元类--根类--nil -
如果
快速查找、慢速查找也没有找到方法实现，则尝试动态方法决议 -
如果
动态方法决议仍然没有找到，则进行消息转发
常见方法未实现报错源码
如果在快速查找、慢速查找、方法解析流程中，均没有找到实现，则使用消息转发，其流程如下
消息转发流程
消息转发会实现
- 其中_objc_msgForward_impcache是汇编实现，会跳转至
__objc_msgForward，其核心是__objc_forward_handler
STATIC_ENTRY __objc_msgForward_impcache
// No stret specialization.
b __objc_msgForward
END_ENTRY __objc_msgForward_impcache
//👇
ENTRY __objc_msgForward
adrp x17, __objc_forward_handler@PAGE
ldr p17, [x17, __objc_forward_handler@PAGEOFF]
TailCallFunctionPointer x17
END_ENTRY __objc_msgForward
- 汇编实现中查找
__objc_forward_handler，并没有找到，在源码中去掉一个下划线进行全局搜索_objc_forward_handler，有如下实现，本质是调用的objc_defaultForwardHandler方法
// Default forward handler halts the process.
__attribute__((noreturn, cold)) void
objc_defaultForwardHandler(id self, SEL sel)
{
_objc_fatal("%c[%s %s]: unrecognized selector sent to instance %p "
"(no message forward handler is installed)",
class_isMetaClass(object_getClass(self)) ? '+' : '-',
object_getClassName(self), sel_getName(sel), self);
}
void *_objc_forward_handler = (void*)objc_defaultForwardHandler;
看着objc_defaultForwardHandler有没有很眼熟，这就是我们在日常开发中最常见的错误：没有实现函数，运行程序，崩溃时报的错误提示。
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