Runtime底层原理--IMP查找流程、动态方法解析、消息转发源码分析-飞

 

Runtime底层原理

了解了Runtime函数含义，我们就可以直接使用Runtime的API了，那接下来继续探究Runtime的源码，经过源码分析来更加深刻的了解Runtime原理。

开发应用

都知道Runtime很重要，但是有很多小伙伴根本不了解，或者只是知道可以替换方法啊、可以交换两个方法的调用，项目中也用不到，
从进入iOS开始，写了无数个[[objc alloc] init]，这个到底在干嘛？初始化和init？alloc和init到底做了什么？

通过汇编查看方法调用

        Person *person = [Person alloc];        Person *person1 = [person init];        Person *person2 = [person init];        NSLog(@"%p-----%p------%p", person, person1, person2);

这里会输出什么呢？

0x10102e1a0-----0x10102e1a0------0x10102e1a0

来，让我们断点看下，alloc和init是怎么调用的

objc_msgSend

我们看到调用alloc和init都调起了objc_msgSend，接下来跟着符号断点走

libobjccallAlloc

进入libobjc库的dylib之后走+[NSObject alloc]方法，指针调起_objc_rootAlloc，进入_objc(会者定离一期一祈是啥意思？会者定离，一期一祈是指经常会面的人必有离散之时。意思是说世事无常，没有不散的宴席。这两句话总的来说，就是说世事无常，当珍惜遇见的人，把和每个人相遇，当作一生只有一次的缘分。)_rootAlloc方法，继续调起callAlloc，通过寄存器，可以看到alloc已经通过类创建实例对象

类对象

init按照同样方法 依然可以通过汇编看出方法调用顺序，可以用真机进行测试并打印

通过编译C++

当新的对象被创建时，其内存同时被分配，实例变量也同时被初始化。对象的第一个实例变量是一个指向该对象的类结构的指针，叫做 isa。通过该指针，对象可以访问它对应的类以及相应的父类。在 Objective-C 运行时系统中对象需要有 isa 指针，我们一般创建的从 NSObject 或者 NSProxy 继承的对象都自动包括 isa 变量。接下来看下对象被创建的过程
首先，我们通过clang命令

$$ xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o testMain.c++

也可以用clang -rewrite-objc main.m -o test.c++命令，只不过会有很多警告、代码会更长（大概9万多行）。
编译main函数中的OC代码为C++代码

int main(int argc, const char * argv[]) {    @autoreleasepool {                Person *p = [[Person alloc] init];        [p run];      }    return 0;}

编译后多一个testMain.c++文件，打开后在代码最后面会发现我们的main函数

int main(int argc, const char * argv[]) {    /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;         Person *p = ((Person *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)((Person *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("Person"), sel_registerName("alloc")), sel_registerName("init"));        ((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)p, sel_registerName("run"));    }    return 0;}

可以看出，我们的方法调用会编译成objc_msgSend，

person对象

由此还会发现对象的本质其实就是一个结构体

下层通讯(通过源码查看objc_msgSend内部实现)

首先我们到苹果open source官网下载最新源码

源码

在方法调用的时候，会发送objc_msgSend消息，objc_msgSend会根据sel找到函数实现的指针imp，进而执行函数，那sel是如何找到imp的呢？
objc_msgSend在发送消息时候根据sel查找imp有两种方式

快速（通过汇编的缓存快速查找）慢速（C配合C++、汇编一起查找）
先看下objc_classobjc_class

bits中包含各种数据，cache（每个类都有一个）用来存储方法select和imp，select和imp会以哈希表形式存在
objc_msgSend在快速查找的时候，就是通过汇编查找objc_class中的cache，如果找到则直接返回，否则通过C的lookup，找到后再存入cache

汇编部分快速查找

首先调用objc_msgSend会走到ENTRY

ENTRY

先判断p0检查是否为空和tagged pointer（特殊类型）判断，调用LNilOrTagged进行isa处理，通过isa找到相应类class，最后调用LGetIsaDone来执行CacheLookup在缓存中查找imp，如果查找到直接调起imp否则调起objc_msgSend_uncached，objc_msgSend_uncached有两种情况

CacheLookup

首先，第一个是CacheHit，直接调起imp，第二个是CheckMiss，之后调用objc_msgSend_uncached，第三个就是add，下面是CacheHit和CheckMiss的宏

CacheLookup macro

那如果在缓存中没有查找到imp，调起objc_msgSend_uncached，在方法列表中找到imp之后再TailCallFunctionPointer调起imp

    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      // 方法列表中找到imp    TailCallFunctionPointer x17

重点:MethodTableLookup是怎么操作的

小知识点：通过method list查找method，下面是method_t的结构，method其实是一个哈希表，sel和imp是键值对

struct method_t {    SEL name;    const char *types;       // 参数类型    MethodListIMP imp;    struct SortBySELAddress :        public std::binary_function<const method_t&,                                    const method_t&, bool>    {        bool operator() (const method_t& lhs,                         const method_t& rhs)        { return lhs.name <


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