objective-c - Objective C 消息分发机制

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我只是在玩 Objective C(编写玩具 iPhone 应用程序)，我对用于发送消息的底层机制感到好奇。我对 C++ 中的虚拟函数通常是如何实现的以及相对于静态或非虚拟方法调用的成本有很好的了解，但是我没有任何 Obj-C 的背景知识来了解消息是如何发送的。浏览了一下发现this宽松的基准，它提到 IMP 缓存消息比虚拟函数调用更快，而虚拟函数调用又比标准消息发送更快。

我并没有试图优化任何东西，只是更深入地了解消息是如何发送的。

• Obj-C 消息是如何分派(dispatch)的？
• 实例方法指针是如何被缓存的，您(通常)能否通过阅读代码来判断消息是否会被缓存？
• 类方法与 C 函数(或 C++ 中的静态类方法)本质上是否相同，还是它们有更多不同之处？

我知道其中一些问题可能与“实现相关”，但只有一种实现才是真正重要的。

Answer 1

Obj-C 消息是如何分派(dispatch)的？

Objective-C 消息是使用运行时的 objc_msgSend() 函数分派(dispatch)的。显示在 Apple docs ，该函数至少需要 2 个参数:

1. 接收对象
2. 消息的选择器
3. [正在发送的消息的可变参数列表。]

类的实例有一个 isa 指针，它是指向它们的类对象的指针。每个对象中方法的选择器存储在类对象中的一个“表”中，objc_msgSend()函数跟随isa指向类对象的指针，到找到该表，并检查该方法是否在该类的表中。如果找不到，它会在类的父类(super class)的表中查找该方法。如果没有找到，它会沿着对象树继续向上，直到找到方法或到达根对象(NSObject)。此时抛出异常。

实例方法指针是如何被缓存的，您(通常)能否通过阅读代码来判断消息是否会被缓存？

来自 Apple 的 Objective-C 运行时指南 Messaging :

To speed the messaging process, the runtime system caches the selectors and addresses of methods as they are used. There’s a separate cache for each class, and it can contain selectors for inherited methods as well as for methods defined in the class. Before searching the dispatch tables, the messaging routine first checks the cache of the receiving object’s class (on the theory that a method that was used once may likely be used again). If the method selector is in the cache, messaging is only slightly slower than a function call. Once a program has been running long enough to “warm up” its caches, almost all the messages it sends find a cached method. Caches grow dynamically to accommodate new messages as the program runs.

如前所述，缓存在程序运行后开始发生，并且在程序运行足够长的时间后，大多数方法调用都会通过缓存的方法运行。正如它所说的，缓存是在使用方法时发生的，所以消息只有在使用时才会被缓存。

类方法与 C 函数(或 C++ 中的静态类方法)本质上是否相同，还是它们有更多的东西？

类对象以与类实例类似的方式处理方法调度。每个类对象都有一个对象，该对象存储自己的 class 方法，在一个称为 metaclass 的对象中。类对象有它自己的 isa 指针，指向它的元类对象，而元类对象又具有超元类对象，它可以从中继承类对象。方法派发到类方法是这样的:

1. 调度系统遵循类对象的isa指针指向元类对象
2. 在元类对象的方法表中搜索类方法。
3. 如果未找到，则继续搜索元类对象的父类(super class)，然后继续搜索。
4. 这个过程一直重复，直到找到方法，或者直到它到达根元类，并引发异常。