Runtime 方法调用本质

OC是一门runtime语言，OC调用方法的实际，其实就是消息转发，我们可以通过底层C++源码来探索方法调用的本质：xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m

举个例子：

OC:[person test];

C++:((void(*)(id, SEL))(void*)objc_msgSend)((id)person, sel_registerName("test"));

通过这段源码可以看出c++底层源码中方法调用最终都是通过objc_msgSend函数，这种模式在OC领域中叫做消息机制，表示给方法的调用者发送消息，上面中person代表消息接受者；test代表消息名称

消息几个过程

消息发送阶段：负责从类或者父类的缓存列表或者baseMethodList方法列表中查找方法；

动态解析阶段：如果消息发送阶段没有找到方法，则会进入动态解析阶段，负责动态的添加方法实现

消息转发阶段：如果消息发送阶段没有找到方法，动态解析又没有添加对应的方法，则会进行消息转发阶段，将消息转发给可以处理消息的接受者来处理。

如果前面这几个过程都没有实现到的话，那么就会爆出一个经典的错误方法：unrecognzied selector sent to instance，接下来我们来细看这几个步骤：

消息发送阶段

在runtime源码中搜索_objc_msgSend查看其源码内部实现，在objc-msg-arm64.s汇编文件中可以查看到_objc_msgSend函数的实现流程图和源码图：

_objc_msgSend流程图 _objc_msgSend函数

上述汇编源码中会首先判断消息接受者x0，是否为nil，如果为nil则会执行LNilOrTagged，LNiOrTagged内部会执行LReturnZero(内部直接return 0);

如果传入的消息接受者不为nil，这直接往下执行，CacheLookUp，CacheLookUp内部会对方法列表进行查找，如果找到则执行CacheHit，进而调用方法，否则执行CheckMiss，CheckMiss内部调用__objc_msgSend_uncached

CacheLoopup

可以看到CacheLookup内部方法缓存列表进行查找，如果找到则执行CacheHit，进而调用方法，否则就会执行CheckMiss，CheckMiss内部调用__objc_msgSend_uncached.

__objc_msgSend_uncached

__objc_msgSend_uncached 内部会执行MethodTableLookup也就是方法列表查找

__class_lookupMethodAndLoadCache3

__class_lookupMethodAndLoadCache3 是汇编语言，而对于方法_class_lookupMethodAndLoadCache3在汇编中会生成__class_lookupMethodAndLoadCache3，所以这个时候我们发现我们能在C++源码中找到这个方法的实现_class_lookupMethodAndLoadCache3

部分源码图

具体全部源码可以直接找源码来看，这里不一一描述，下面我将通过一张图来说明一下这个流程先：

_class_lookMethodAndLoadCache3内部流程

总结图：

总结图

动态解析阶段

接上面流程图的红色部分继续寻找下去，该部分的源码是：

_class_resolveMethod动态解析入口 _class_resolveMethod动态内部实现

从内部代码中实现可以看到动态解析方法之后，会将triedResolver = YES;那么下次就不会在进行动态解析阶段了，虽然会重新执行retry，会重新对方法查找一遍，但是之后无论我们有没有动态解析成功，都不会再次进行动态解析。

动态解析方法的实现和验证

动态解析对象方法时，会调用+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel方法。

动态解析类方法时，会调用+(BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel方法。

Person 类动态解析 动态解析测试

上面的代码中可以看出，person在调用方法test时候，test其实在person.m中并没有实现，但是可以看到[person test]之后并没有爆出错误，反而能执行成功，通过上面对消息发送我们知道，当本类和父类cache和class_rw_t中都找不到方法时，就会进行动态解析的方法，也就是说会自动调用类的resolveInstanceMethod:方法进行动态查找，因此当我们手动执行resolveInstanceMethod的时候，可以按照我们的逻辑自己来实现，从上面中可以看到我们resolveInstanceMethod方法可以看到内部使用到了class_addMethod,并且用other方法类替代test方法的实现，接下来看看class_addMethod函数具体实现

class_addMethod 函数

class_addMethod(__unsafe_unretainedClass cls, SEL name, IMP imp,constchar*types)

第一个参数：cls给那个类添加方法

第二个参数：SEL name添加方法的名称

第三个参数：IMP imp方法的实现

第四个参数：types方法类型

另外还有一个class_getInstanceMethod方法获取Method，这个Method其实是一个objc_method类型结构体，其实也可以理解为内部结构同method_t结构体相同，method_t是代表方法的结构体，其内部包含SEL、type、IMP，我们通过自定义method_t结构体，将objc_method强转为method_t查看方法是否能够动态添加成功

objc_method强转为method_t

从终端打印信息可以看出，我们的猜测是对的

不依赖method_getImplementation函数和method_getTypeEncoding函数获取方法的imp和type，手动书写，如下图所示：

手动书写

动态解析类方法

类方法动态解析

无论我们是否实现了动态解析的方法，系统内部都会执行retry对方法再次进行查找，那么如果我们实现了动态解析方法，此时就会顺利查找到方法，进而返回imp对方法进行调用。如果我们没有实现动态解析方法。就会进行消息转发。

动态解析流程图：

动态解析方法流程图

消息转发阶段

从源码中可以看出，如果我们经过消息发送阶段找不到，然后到消息动态解析，都还没有找到消息实现者的话，就会信息消息转发阶段，会调用_objc_msgForward_imcache函数，发现在C++源码中找不到_objc_msgForward_imcache函数，但是我们可以在汇编中找到__objc_msgForward_impcache函数中找到__objc_msgForward进而找到__objc_forward_handler

__objc_msgFoward_impcache __objc_forward_handler

从这里可以看到这个方法仅仅只是一个错误的信息输出，因为消息转发机制是不开源的，但是还是有一个消息转发的过程，那应该这个消息转发有可能是返回了某种类型的对象，该对象实现相应的方法。通过代码来实现一下：

forwardingTargetForSelector

从上述例子中可以看出，当本类没有实现方法，并且没有动态解析方法，就会调用forwardingTargetForSelector函数，进行消息转发，因此我们可以实现forwardingTargetForSelector函数，在其内部将消息转发给可以实现此方法的对象，如果forwardingTargetForSelector函数返回nil，或者没有实现的话，就会调用methodSignatureForSelector方法，用来返回一个方法签名，这个是消息机制中最后的机会了，如果methodSignatureForSelector方法返回正确的方法签名就会调用forwardInvocation方法，forwardInvocation方法内提供一个NSInvocation类型的参数，NSInvocation封装了一个方法的调用，包括方法的调用者，方法名，以及方法的参数，因此我们可以在forwardInvocation函数内修改方法调用对象就可以了，最后如果methodSignatureForSelector返回的为nil，就会来到doseNotRecognizeSelector:方法内部，程序crash提示无法识别选择器unrecognized selector sent to instance；

验证一下：将上面的代码更改一下，

消息转发最后机制

流程图，接上面的消息转发机制：

消息转发阶段

详解NSInvocation

methodSignatureForSelector 方法中返回的方法签名，在forwardInvocation中被包装成NSInvocation对象，NSInvocation提供了获取和修改方法名，参数，返回值等方法，简单来说，在forwardInvoation函数中我们可以做绝对的修改；

举例说明一下，现在我们为上面的driving方法添加返回值和参数，并在forwardInvocation方法中修改方法的返回值及参数。

nsinvocation

从上述打印结果可以看出forwardInvocation方法中可以对方法的参数及返回值进行修改。

类方法的消息转发

类方法消息转发同对象方法一样，同样需要经过消息发送，动态方法解析之后才会进行消息转发机制。我们知道类方法是存储在元类对象中的，元类对象本来也是一种特殊的类对象。需要注意的是，类方法的消息接受者变为类对象。

当类对象进行消息转发时，对调用相应的+号的forwardingTargetForSelector、methodSignatureForSelector、forwardInvocation方法，需要注意的是+号方法仅仅没有提示，而不是系统不会对类方法进行消息转发。

总结消息处理机制

OC中的方法调用其实都是转成了objc_msgSend函数的调用，给receiver（方法调用者）发送了一条消息（selector方法名）。方法调用过程中也就是objc_msgSend底层实现分为三个阶段：消息发送、动态方法解析、消息转发，而这三个具体的实现和流程上面都说得很清楚了哈，有漏或者错误的地方，阅读者可以提出留言哈