iOS

objc runtime 消息发送

objective-c 函数的转换

比如有如下一个函数

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// ASRTTModel.m
#import "ASRTTModel.h"
#import <objc/message.h>

@implementation ASRTTModel
+ (void)func1 {
    printf("%s", __FUNCTION__);
}
@end

在终端运行下面代码，会生成一个ASRTTModel.cpp文件

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clang -rewrite-objc ASRTTModel.m

在该文件中，我们会发现上面方法被转换成c函数实现

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// 这是 func1 的IMP
static void _C_ASRTTModel_func1(Class self, SEL _cmd) {
    printf("%s", __FUNCTION__);
}

看下IMP的定义

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/// 函数指针, 用于表示对象方法的实现
typedef id (*IMP)(id, SEL, ...);

objective-c 消息的转换

如下，我们再添加一个函数调用func1

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- (void)func4 {
    [self func1];
}

在终端运行

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clang -rewrite-objc ASRTTModel.m

我们会发现，该调用被转换成

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static void _I_ASRTTModel_func4(ASRTTModel * self, SEL _cmd) {
    ((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)self, sel_registerName("func1"));
}

可以看到objective-c的消息被转换成

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/// @selector("func1") 和 sel_registerName("func1") 等价
objc_msgSend(self, @selector("func1"))

objc_msgSend的定义：

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///**
 Sends a message with a simple return value to an instance of a class.

 @param self A pointer that points to the instance of the class that is to receive the message
 @param op The selector of the method that handles the message.
 @param ... A variable argument list containing the arguments to the method.
 
 @return The return value of the method.
 */
id objc_msgSend(id self, SEL op, ...);

在了解objc_msgSend之前，我们先了解下SEL
SEL是选择器，一个不透明结构体。实际上 SEL sel_registerName(const char *str) 里的实现返回的是一个字符串(char *)，该字符串其实就是从objective-c角度看的方法名称，在runtime内部，每个class有一个cache，里面存着该class已经映射的SEL->IMP对（IMP其实就是指向上面转换生成的c函数的指针）。要往class添加新的SEL->IMP映射可以用如下方法

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BOOL class_addMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types)

sel_registerName 里还维护了一个表，记录着所有已注册过的选择器。

这样 objc_msgSend 作用就很清晰了：在self对应class及super class中寻找op这个SEL对应的IMP，如果找到就调用该IMP并返回返回值，如果找不到会调用 _objc_msgForward（和IMP类型一样） 消息转发，这个后面再说。
objc_msgSend实现有用到汇编，这里贴上别人写的伪代码

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id objc_msgSend(id self, SEL op, ...) {
    if (!self) return nil;
	IMP imp = class_getMethodImplementation(self->isa, SEL op);
	imp(self, op, ...); //调用这个函数，伪代码...
}
 
//查找IMP
IMP class_getMethodImplementation(Class cls, SEL sel) {
    if (!cls || !sel) return nil;
    IMP imp = lookUpImpOrNil(cls, sel);
    if (!imp) return _objc_msgForward; //这个是用于消息转发的
    return imp;
}
 
IMP lookUpImpOrNil(Class cls, SEL sel) {
    if (!cls->initialize()) {
        _class_initialize(cls);
    }
 
    Class curClass = cls;
    IMP imp = nil;
    do { //先查缓存,缓存没有时重建,仍旧没有则向父类查询
        if (!curClass) break;
        if (!curClass->cache) fill_cache(cls, curClass);
        imp = cache_getImp(curClass, sel);
        if (imp) break;
    } while (curClass = curClass->superclass);
 
    return imp;
}

_objc_msgForward 消息转发的目的是把selector转发给能响应该selector的对象。这过程会依次执行以下方法（并不一定都执行一遍）

1. 

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+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
or
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel

我们可以在该方法里动态为该SEL添加IMP映射（使用 class_addMethod），然后返回YES，这样会再次运行一遍 class_getMethodImplementation 流程，找到相应的IMP并调用,并且不会再执行下面所有函数。 如果找到的还是 _objc_msgForward，那么就会执行下面函数。如果返回NO也会执行下面函数。
2.

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- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector

在这个方法里我们可以返回一个能响应该aSelector的target，相当于执行了 objc_msgSend(newTarget, aSelector) ，下面方法不会继续执行。返回nil，继续执行下面方法。一般来说最好在这步就处理掉，因为在第4个函数处理掉会花更多的时间。
3.

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- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector

在这个方法里我们可以为aSelector创建一个方法签名并返回，所谓签名就是用字符串对aSelector的IMP一些调用信息（返回值和参数）进行描述，比如：”v@:”，‘v’该IMP没有返回值，‘@’表示第一个参数为object，‘:’表示第二个参数为SEL，具体对应表可参考该文档。如果返回nil，runtime system 会直接调用第5个方法，抛出 unrecognized selector sent to instance 异常。

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    - (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation

    anInvocation是用第3步的签名和一些该调用相关信息（SEL、返回值、参数）构造的NSInvocation对象。我们可以把该对象转发给其他可响应该SEL的对象调用。比如

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    - (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation
    {
        SEL aSelector = [invocation selector];
     
        if ([friend respondsToSelector:aSelector])
            [invocation invokeWithTarget:friend];
        else
            [super forwardInvocation:invocation];
    }

  2. 1
    - (void)doesNotRecognizeSelector:(SEL)aSelector

    该函数默认会抛出 unrecognized selector sent to instance 异常。如果重写该函数，并直接return掉，则即使是错误的调用也不会报错。

打印运行时发送的消息

有两种方式：

  1. 在代码中添加以下代码
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    extern void instrumentObjcMessageSends(BOOL);
    (void)instrumentObjcMessageSends(YES);
  2. 断点暂停程序运行，并在在xcode控制台输入下面的命令：
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    call (void)instrumentObjcMessageSends(YES)
    所以的打印都在/tmp/msgSend-xxxx

为一个类动态添加方法

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//  ViewController.m

+ (void)dynamicAddMethod {
    // 给该SEL取名myPrint
    SEL sel = @selector(myPrint);
    // class_addMethod 可以重写父类方法.
    // sel为方法名，(IMP)printSomething为对应的实现
    // "v@:"返回值、参数信息: Since the function must take at least two arguments—self and _cmd, the second and third characters must be “@:” (the first character is the return type).
    class_addMethod(self, sel, (IMP)printSomething, "v@:@");
}

// IMP
void printSomething(id self, SEL _cmd, id text)
{
    NSLog(@"%s %s:动态添加的方法", __FUNCTION__, _cmd);
    NSLog(@"%@", text);
}

- (void)viewDidAppear:(BOOL)animated {
    [super viewDidAppear:animated];
    /// 调用myPrint方法
    [self performSelector:@selector(myPrint)];
}


+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    BOOL rslt = [super resolveInstanceMethod:sel];
    if (sel == @selector(myPrint)) {
        /// 为该类添加myPrint方法
        [self dynamicAddMethod];
        rslt = YES;
    }
    return rslt;
}

打印

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- RunTimeDemoViewController NSObject performSelector:withObject:
+ RunTimeDemoViewController RunTimeDemoViewController resolveInstanceMethod:
+ RunTimeDemoViewController RunTimeDemoViewController resolveInstanceMethod:
+ UIViewController NSObject resolveInstanceMethod:
+ RunTimeDemoViewController RunTimeDemoViewController dynamicAddMethod
- RunTimeDemoViewController RunTimeDemoViewController myPrint
- RunTimeDemoViewController RunTimeDemoViewController myPrint
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以上就是我这两天看网上博客和自己实验得出的一些心得

ps: