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OC的消息机制

• 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）
• objc_msgSend底层有3大阶段
• 消息发送（当前类、父类中查找）、动态方法解析、消息转发

objc_msgSend流程图

image.png

graph TD
    conditionA[receiver是否为nil]
    conditionA -- 否 --> conditionB[从reveiverClass的cache中查找方法]
    conditionA -- 是 --> stop[退出]
    conditionB -- 找到了方法 --> printC[调用方法结束查找]
    conditionB -- 没找到方法 --> conditionC[从superClass的cache中查找方法]
    conditionC-- 找到了方法-->printF[调用方法结束查找,并将方法缓存至reveiverClass的cache中]
    conditionC-- 没找到方法-->conditionD[从superClass的class_rw_t中查找方法]
    conditionD  -- 没找到方法 --> conditionE[上层是否还有superClass]
    conditionE -- 否 --> printD[动态方法解析]
    conditionE -- 是 --> conditionD
    conditionD -- 找到了方法 -->  printF

objc_msgSend 动态方法解析

image.png

graph TD
    conditionA[是否曾经有动态解析]
    conditionA -- 否 --> printA[调用+resolveInstanceMethod:或者+resolveClassMethod:方法来动态解析方法]
    printA --> printB[标记为已经动态解析]
    printB --> printC[消息发送]

消息转发机制流程

• 调用forwardingTargetForSelector:方法
• 上面方法返回不为nil会直接调用返回的对象的整个方法
• 方法值返回为nil后会调用methodSignatureForSelector:方法,调用你需要处理的这个对象创造方法签名

消息转发流程图

image.png

graph TD
    conditionA[调用forwardingTargetForSelector:方法]
    conditionA -- 返回值不为nil --> conditionB[objc_msgSend 返回值, SEL]
    conditionA -- 返回值为nil --> conditionC[调methodSignatureForSelector:方法]
  conditionC -- 返回值为nil --> printA[调用doesNotRecognizeSelector:方法]
  conditionC -- 返回值不为nil --> printB[调用forwardInvocation:方法]

生成方法签名可以用需要去处理的对象去生成,例如:

//自己生成
[NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v16@0:8"];
//利用对象方法生成
  NSMethodSignature *sign = [[[MJPerson alloc] init] methodSignatureForSelector:@selector(test)];

对应的方法表签名表:

Code	Meaning	Code	Meaning
c	A char	*	A character string (char *)
i	An int	@	An object
s	A short	#	A class object (Class)
l	A longl	:	A method selector (SEL)
q	A long long	[array type]	An array
C	An unsigned char	{name=type...}	structure
I	An unsigned int	(name=type...)	A union
S	An unsigned short	bnum	A bit field of num bits
L	An unsigned long	^type	A pointer to type
Q	An unsigned long long	?	An unknown type
f	A float	d	A double
B	_Bool	v	A void

super的类型

本质还是使用自己的类的指针发送消息

@interface MJPerson : NSObject
@end

@interface MJStudent : MJPerson
@end

- (instancetype)init
{
    if (self = [super init]) {
        NSLog(@"[self class] = %@", [self class]); // MJStudent
        NSLog(@"[self superclass] = %@", [self superclass]); // MJPerson
        NSLog(@"--------------------------------");
        // objc_msgSendSuper({self, [MJPerson class]}, @selector(class));
        NSLog(@"[super class] = %@", [super class]); // MJStudent
        NSLog(@"[super superclass] = %@", [super superclass]); // MJPerson
    }
    return self;
}
@end

以下会打印出什么,为什么.

@interface MJPerson : NSObject
@property (copy, nonatomic) NSString *name;
- (void)print;
@end

@implementation MJPerson
- (void)print
{
    NSLog(@"my name is %@", self->_name);
}
@end

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    id cls = [MJPerson class];

    void *obj = &cls;

    [(__bridge id)obj print];
}

打印结果为:my name is <ViewController: 0x135d0d900>.
为什么会出现这种情况呢

简单来讲的话是因为下面的这种关系:

image.png

graph LR
    conditionA[obj]
    conditionB[person]
    conditionB ---> conditionC(isa<br/>name<br/> .)
    conditionC ---> conditionD[MJPerson class类对象]
    conditionA --> conditionE[cls]
    conditionE --> conditionD

从上面关系可以看出来,如果有一个person对象,他的指针指向的地址第一个值就是他自己本身的isa,也就是说obj的地址也是指向person类对象的地址,类似于isa的地址,在加上objc的方法调用是消息转发的原理,也就是说会去person类对象里面的方法列表找方法.
那为什么打印出来的是ViewController对象呢?
方法是找到了,这时我们就可以考虑一下,self.name这个取值去哪里取的呢?
在栈空间里面,变量的值是先进后出,先分配的是高地址,在然后是低址值

image.png

按照系统逻辑上来说,isa下面地址应该就存储的是name这个值,所以找到了对象self,这个self是什么我们展开来看看,其实在viewDidLoad方法里面存在一个隐藏的对象.就是super这个.[super viewDidLoad]展开来看看:

  struct __rw_objc_super arg = {
        (id)self,
        (id)class_getSuperclass(objc_getClass("ViewController"))
    };
    objc_msgSendSuper(arg, @selector(viewDidLoad));

所以通过self.name拿到的变量其实就是cls下面的那8个字节的数据,那个数据是什么,其实就是定义cls的时候前面一个对象的值

//如果在之前定义一个对象
NSString *test = @"123";
//那么打印就是my name is 123

为什么打印的是ViewController 其实就是因为[super viewDidLoad]里面隐藏的一个对象.

具体了解Runtime还需要了解一些位域相关的只是,这里就不展开说.最后在介绍一些常用的Runtime的API

类相关

动态创建一个类（参数：父类，类名，额外的内存空间）
Class objc_allocateClassPair(Class superclass, const char *name, size_t extraBytes)

注册一个类（要在类注册之前添加成员变量）
void objc_registerClassPair(Class cls) 

销毁一个类
void objc_disposeClassPair(Class cls)

获取isa指向的Class
Class object_getClass(id obj)

设置isa指向的Class
Class object_setClass(id obj, Class cls)

判断一个OC对象是否为Class
BOOL object_isClass(id obj)

判断一个Class是否为元类
BOOL class_isMetaClass(Class cls)

获取父类
Class class_getSuperclass(Class cls)

成员变量

获取一个实例变量信息
Ivar class_getInstanceVariable(Class cls, const char *name)

拷贝实例变量列表（最后需要调用free释放）
Ivar *class_copyIvarList(Class cls, unsigned int *outCount)

设置和获取成员变量的值
void object_setIvar(id obj, Ivar ivar, id value)
id object_getIvar(id obj, Ivar ivar)

动态添加成员变量（已经注册的类是不能动态添加成员变量的）
BOOL class_addIvar(Class cls, const char * name, size_t size, uint8_t alignment, const char * types)

获取成员变量的相关信息
const char *ivar_getName(Ivar v)
const char *ivar_getTypeEncoding(Ivar v)

属性

获取一个属性
objc_property_t class_getProperty(Class cls, const char *name)

拷贝属性列表（最后需要调用free释放）
objc_property_t *class_copyPropertyList(Class cls, unsigned int *outCount)

动态添加属性
BOOL class_addProperty(Class cls, const char *name, const objc_property_attribute_t *attributes,
                  unsigned int attributeCount)

动态替换属性
void class_replaceProperty(Class cls, const char *name, const objc_property_attribute_t *attributes,
                      unsigned int attributeCount)

获取属性的一些信息
const char *property_getName(objc_property_t property)
const char *property_getAttributes(objc_property_t property)

方法

获得一个实例方法、类方法
Method class_getInstanceMethod(Class cls, SEL name)
Method class_getClassMethod(Class cls, SEL name)

方法实现相关操作
IMP class_getMethodImplementation(Class cls, SEL name) 
IMP method_setImplementation(Method m, IMP imp)
void method_exchangeImplementations(Method m1, Method m2) 

拷贝方法列表（最后需要调用free释放）
Method *class_copyMethodList(Class cls, unsigned int *outCount)

动态添加方法
BOOL class_addMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types)

动态替换方法
IMP class_replaceMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types)

获取方法的相关信息（带有copy的需要调用free去释放）
SEL method_getName(Method m)
IMP method_getImplementation(Method m)
const char *method_getTypeEncoding(Method m)
unsigned int method_getNumberOfArguments(Method m)
char *method_copyReturnType(Method m)
char *method_copyArgumentType(Method m, unsigned int index)


选择器相关
const char *sel_getName(SEL sel)
SEL sel_registerName(const char *str)

用block作为方法实现
IMP imp_implementationWithBlock(id block)
id imp_getBlock(IMP anImp)
BOOL imp_removeBlock(IMP anImp)