ObjC 消息发送底层实现：揭秘 objc_msgSend 的奥秘

2023-11-27 21:48:13

objc_msgSend：揭开 Objective-C 消息发送机制的神秘面纱

在 Objective-C 的世界中，消息发送是应用程序中至关重要的一部分。它是对象之间通信的方式，决定了代码的动态性和灵活性。在底层，消息发送是通过一个名为 objc_msgSend 的汇编函数实现的。

消息发送机制

Objective-C 的消息发送具有动态绑定的特性，这意味着方法在运行时才被确定，而不是在编译时。消息发送的语法如下：

[receiver messageName]

其中，receiver 是消息的接收者，messageName 是要发送的消息名称。

objc_msgSend 的汇编代码

objc_msgSend 函数的汇编代码位于 Objective-C 运行时的 messaging.mm 文件中。它负责将消息发送给接收者并返回结果。其汇编代码如下：

objc_msgSend:
  pushq %rbp
  movq %rsp, %rbp
  movq 16(%rsi), %rsi   # receiver
  movq 8(%rsi), %rdi   # selector
  movq 24(%rbp), %r10  # self
  movq 16(%rbp), %r9   # _cmd
  movq %rdi, %rax
  salq $3, %rax
  andq $-8, %rax
  addq $8, %rax
  movq %rax, %rbx
  movzbl (%rdi, %rax, 1), %rax
  cmpb $0x1f, %al
  movb $0x1f, %al
  jae 5f
  jmp .LBB0+(%rax, %rbx)
.LBB0:
  rep ret
5:
  movb $0x1f, %al
  andb (%rdi, %rax, 1), %al
  subb $0x1f, %al
  jmp .LBB1+(%rax, %rbx)
.LBB1:
  rep ret

汇编代码分析

这段汇编代码实现了消息发送的以下步骤：

保存当前栈帧指针并设置新的栈帧。
将接收者指针和选择器指针复制到寄存器中。
将当前对象和当前方法复制到寄存器中。
计算选择器的哈希值。
根据哈希值跳转到相应的快速调用路径。
使用快速调用路径直接调用方法。

快速调用路径

快速调用路径是针对特定选择器预先计算好的汇编代码序列。它们提供了比常规调用路径更快的性能，因为它们避免了使用查找表来查找方法实现。

结论

通过深入了解 objc_msgSend 函数的汇编代码，我们揭示了 Objective-C 消息发送机制的底层工作原理。我们看到了 objc_msgSend 如何高效地发送消息，并了解了快速调用路径如何优化性能。

常见问题解答

什么是 Objective-C 的消息发送？
Objective-C 的消息发送是一种动态绑定的函数调用，它允许对象在运行时发送消息并调用方法。
objc_msgSend 函数的作用是什么？
objc_msgSend 是 Objective-C 中实现消息发送的底层汇编函数。它负责将消息发送给接收者并返回结果。
快速调用路径是如何工作的？
快速调用路径是针对特定选择器预先计算好的汇编代码序列。它们提供比常规调用路径更快的性能，因为它们避免了使用查找表来查找方法实现。
为什么要使用动态绑定？
动态绑定提供了灵活性，允许在运行时确定方法，而不是在编译时。这使得 Objective-C 代码可以适应不断变化的环境和需求。
objc_msgSend 函数是如何优化的？
objc_msgSend 函数通过使用快速调用路径和高效的哈希算法进行优化。这些优化提高了消息发送的性能，使其成为 Objective-C 应用程序中至关重要的一部分。