底层揭秘：剖析 NSObject 方法调用过程

2023-10-20 10:24:40

深入剖析 Objective-C 方法调用机制，揭开动态消息调用的秘密

在 Objective-C 中，方法调用可谓是编程的基本操作，几乎无处不在。然而，很少有人能清晰地阐述方法调用背后的机制。本文将带你深入探索 Objective-C 方法调用的底层细节，从消息发送到消息转发，逐层揭开动态消息调用的神秘面纱。理解这些原理不仅能让你更透彻地掌握 Objective-C 语言的精髓，更能为编写出更加健壮、灵活的代码提供指引。

消息发送：向对象发出命令

当调用一个方法时，实际上就是向一个对象发送一条消息。这条消息包含两个关键元素：接收者和选择器。接收者是指要调用方法的对象，而选择器则是要调用的方法名。

编译器在将源代码转换成汇编代码时，会把消息发送编译成一条汇编指令。该指令将接收者和选择器压入堆栈，然后调用名为 objc_msgSend 的函数。这个函数是 Objective-C 运行时库的核心，负责将消息传递给接收者。

消息转发：接收者未实现方法时的备选方案

如果接收者没有实现选择器指定的方法，就会触发消息转发。消息转发有两种情况：

静态消息转发： 编译时已知接收者未实现指定方法。这时，编译器会将消息转发到 forwardInvocation: 方法。
动态消息转发： 运行时才知道接收者未实现指定方法。objc_msgSend 函数会将消息转发到 methodSignatureForSelector: 方法。

这两个方法都是 NSObject 协议的一部分。这意味着所有的 Objective-C 对象都可以实现它们，来自定义消息转发行为。

方法查找：循序渐进，直至寻获

倘若接收者实现了指定方法，则会执行该方法。方法查找过程遵循以下步骤：

在接收者的类中寻找方法。
若找不到，则在接收者的超类中寻找。
依次向上查找，直到某个类中找到该方法或到达 NSObject 类。
若在 NSObject 类中也找不到，则抛出异常。

性能优化：让方法调用如行云流水

方法调用十分频繁，因此性能优化至关重要。Objective-C 运行时库提供了多种优化方法，包括：

方法缓存： 运行时库会缓存最近调用的方法，以加快下次调用。
消息分发表： 每个类都有一个消息分发表，包含其所有方法的地址。调用方法时，objc_msgSend 函数直接从中获取方法地址，省去了逐层查找的开销。
内联方法调用： 对于某些简单消息，运行时库会内联到代码中，避免了函数调用开销。