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编译过程窥探Swift消息派发机制
IOS
2023-10-30 23:50:42
Swift中的一切皆为对象，所有的对象都继承自NSObject，所以Swift中的所有类中都存在消息派发机制，消息派发机制决定了一个对象如何以及何时响应某个消息，这篇文章的主要内容就是消息派发，本文会Swift消息派发类型、派发原则，并从编译角度窥视Swift消息派发机制，从而使自己写的代码更加高效。
一、消息派发类型
消息派发类型主要分为静态分发和动态分派。
静态分发：即编译时分派，编译器根据对象的类型决定调用哪个方法，例如：
class Animal {
func speak() {
print("Animal speaks")
}
}
class Dog: Animal {
override func speak() {
print("Dog barks")
}
}
let animal = Animal()
animal.speak() // 输出: Animal speaks
let dog = Dog()
dog.speak() // 输出: Dog barks
在上面的代码中，编译器在编译时就知道animal变量的类型是Animal，dog变量的类型是Dog，所以编译器在编译时就可以确定调用哪个speak()方法，这种分派方式称为静态分发。
动态分派：即运行时分派，编译器在编译时无法确定调用哪个方法，需要在运行时根据对象的实际类型决定调用哪个方法，例如：
class Animal {
func speak() {
print("Animal speaks")
}
}
class Dog: Animal {
override func speak() {
print("Dog barks")
}
}
class Cat: Animal {
override func speak() {
print("Cat meows")
}
}
func makeAnimalSpeak(animal: Animal) {
animal.speak()
}
let animal = Animal()
makeAnimalSpeak(animal: animal) // 输出: Animal speaks
let dog = Dog()
makeAnimalSpeak(animal: dog) // 输出: Dog barks
let cat = Cat()
makeAnimalSpeak(animal: cat) // 输出: Cat meows
在上面的代码中，编译器在编译时无法确定makeAnimalSpeak(animal:)方法中animal变量的实际类型，需要在运行时根据animal变量的实际类型决定调用哪个speak()方法，这种分派方式称为动态分派。
二、消息派发原则
消息派发的原则主要有以下几点：
- 单分派原则：一个消息只能被一个方法处理。
- 多分派原则：一个消息可以被多个方法处理。
- 最精确匹配原则：在多个可以处理一个消息的方法中，选择最精确匹配的方法。
- 最小特权原则：一个方法只能访问它所需要的最低权限的数据。
三、编译过程窥视Swift消息派发机制
编译器在编译Swift代码时，会将消息派发机制编译成一系列的汇编指令，这些汇编指令将在运行时由CPU执行，从而实现消息的派发。
消息派发机制的编译过程主要分为以下几个步骤：
- 编译器会根据对象的类型确定消息的接收者。
- 编译器会根据消息的接收者和消息的名称查找对应的方法。
- 编译器会将找到的方法的地址存储在一个名为“消息转发表”的表中。
- 在运行时，当一个对象收到一个消息时，CPU会根据对象的类型和消息的名称查找对应的消息转发表。
- CPU会根据消息转发表中的地址找到对应的方法，并执行该方法。
四、如何写出高效的Swift代码
为了写出高效的Swift代码，需要注意以下几点：
- 尽量使用静态分派，因为静态分派比动态分派效率更高。
- 避免使用过多的消息转发，因为消息转发会降低代码的执行效率。
- 尽量使用最精确匹配的方法，因为最精确匹配的方法比其他方法效率更高。
- 尽量遵循最小特权原则，因为最小特权原则可以提高代码的安全性。
五、总结
消息派发机制是Swift语言中非常重要的一个机制，它决定了一个对象如何以及何时响应某个消息。了解消息派发机制的原理可以帮助我们写出更高效的Swift代码。
