Objective-C是一门动态语言，类型的判断、类的成员变量、方法的内存地址都是在程序的运行阶段才最终确定，并且还能动态的添加成员变量和方法。这意味着即使调用对象一个没有实现的方法，编译也能通过，甚至一个对象它是什么类型并不是表面我们所看到的那样，只有运行之后才能决定其真正的类型。因此OC具有多态、动态类型、动态绑定特性。
正是因为其动态特性，在OC中调用方法并不是一个简单的函数调用过程，它并不直接调用方法，而是运用Runtime机制实现函数调用，称之为消息发送。
Runtime
Runime运行时，是OC中一套底层的C语言API，底层都是基于它来实现的。在运行时，我们所编写的代码会转换为C语言运行。具体内容可以参考：runtime概述
在OC中发送一条消息：[receiver message]，
会转为调用底层函数:id objc_msgSend(id self, SEL op, ...)
让我们先看看这个函数的参数和返回值
id在OC中表示任意类型的对象，其结构如下：
/// Represents an instance of a class.
struct objc_object {
Class _Nonnull isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};
/// A pointer to an instance of a class.
typedef struct objc_object *id;
显然id是一个objc_objec结构体类型指针，其内部有一个Class类型的isa指针，指向对应的类。
SEL是对方法的包装，返回对应的编号
struct objc_class {
Class _Nonnull isa 指向自身对应的类;
#if !__OBJC2__
Class _Nullable super_class 指向父类
const char * _Nonnull name
long version
long info
long instance_size
struct objc_ivar_list * _Nullable ivars
struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists 类中的方法信息列表
struct objc_cache * _Nonnull cache 调用过的方法信息列表
struct objc_protocol_list * _Nullable protocols
#endif
}
上面是class的结构
消息发送过程一 --- 函数在类中实现
当发送一条消息时，object_getClass(id obj)通过id的isa指针找到对象的对应的类class，在class中先去cache中 通过SEL查找对应函数method（cache中method列表是以SEL为key通过hash表来存储的，这样能提高函数查找速度），若 cache中未找到，方法列表methodList中查找，若能找到，则将method加 入到cache中，以方便下次查找。否则到对应的super_class中查找，如此循环直到NSObject。
我们具体看OC如何用runtime实现函数调用：
自定义Person对象
@interface Person : NSObject
+ (void)eat;
- (void)eat;
- (void)run:(int)age;
@end
@implementation Person
+ (void)eat
{
NSLog(@"类方法-吃东西");
}
- (void)eat
{
NSLog(@"实例方法-吃东西");
}
- (void)run:(int)age
{
NSLog(@"跑了%d米",age);
}
@end
-------------------------UIViewController-----------------------------
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
Person *person = [[Person alloc] init];
objc_msgSend(person, @selector(eat));
objc_msgSend(person, @selector(run:),10);
Class personClass = [Person class];
objc_msgSend(personClass, @selector(eat));
}
-------------------------console-----------------------------
[1373:101045] 实例方法-吃东西
[1373:101045] 跑了10米
[1373:101045] 类方法-吃东西
以上就是发送消息调用类中实现的方法的过程。
消息发送过程二 --- 函数在类中未实现，动态解析方法
当向receiver发送message时，若SEL对应的函数未在类或者类的父类中实现，程序并不会立即crash，而是对message进一步转发，调用_objc_msgForward(id receiver, SEL sel, ...)，具体表现在类中对应的方法为：
1.+ resolveInstanceMethod:(SEL)sel // 对应实例方法
+ resolveClassMethod:(SEL)sel // 对应类方法
2.- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
3.- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation
注意：以上方法优先级依次递减，高优先级方法消息转发成功不会再执行低优先级方法
现在为Person实例对象发送一条@selector(wy_sleep:)消息：
[person performSelector:@selector(wy_sleep:) withObject:@100];
因为person未实现@selector(wy_sleep:)，消息转发转而调用+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel：，判断类是在运行时动态的添加方法实现
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
{
if (sel == @selector(wy_sleep:)) {
/*
cls:给哪个类添加方法
SEL:添加方法的方法编号是什么
IMP:方法实现,函数入口,函数名
types:方法类型
最后一个参数请查看文档Help - API reference - runtime
*/
class_addMethod([self class], sel, (IMP)wy_sleep, "v@:@");
return YES;
}
return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
void wy_sleep(id self, SEL _cmd, id param1){
NSLog(@"调用eat %@ %@ %@",self,NSStringFromSelector(_cmd),param1);
}
-------------------------console-----------------------------
[1553:136714] 调用wy_sleep wy_sleep: 100
其中class_addMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types)为类添加新的方法实现。
消息发送过程三 --- 函数在类中未实现且无动态解析，快速转发消息
当调用的方法没有在类中实现，且没有动态添加时，则消息继续转发，判断类中是否预备了备用的消息接受者
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
简单、快速，但只能只能指定一个转发对象，无法对消息进行操作
定义对象A、B
-------------------------A-----------------------------
@interface A : NSObject
- (void)prinAName;
@end
@implementation A
- (void)prinAName
{
NSLog(@"Hello World! My name is A");
}
@end
-------------------------B-----------------------------
@interface B : NSObject
- (void)prinBName;
@end
@implementation B
- (void)prinBName
{
NSLog(@"Hello World! My name is B");
}
@end
实现Person中的的快速消息转发：
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
{
if (class_respondsToSelector([A class], aSelector)) {
return [[A alloc] init];
}
B *b = [[B alloc] init];
if ([b respondsToSelector:aSelector]) {
return b;
}
return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}
向person实例发送相应的消息：
[person performSelector:@selector(prinAName)];
[person performSelector:@selector(prinBName)];
输出结果：
[1962:235819] Hello World! My name is A
[1962:235819] Hello World! My name is B
消息发送过程四 --- 函数在类中未实现且无动态解析，完整的消息转发
除了设置备用消息接受者，快速转发消息外，还能将完整的消息转发给实现的对象
-(void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector
{
NSMethodSignature *methodSignature = [A instanceMethodSignatureForSelector:aSelector];
if (methodSignature == nil) {
methodSignature = [B instanceMethodSignatureForSelector:aSelector];
}
if (methodSignature == nil) {
methodSignature = [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}
return methodSignature;
}
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation
{
SEL selector = [anInvocation selector];
A *a = [[A alloc] init];
B *b = [[B alloc] init];
if ([a respondsToSelector:selector]) {
[anInvocation invokeWithTarget:a];
} else if ([b respondsToSelector:selector]) {
[anInvocation invokeWithTarget:b];
} else {
[super forwardInvocation:anInvocation];
}
}
消息发送过程五 --- Crash
当前面消息发送的4个过程都没有实现时，程序调用- (void)doesNotRecognizeSelector:(SEL)aSelector崩溃
- (void)doesNotRecognizeSelector:(SEL)aSelector
{
NSLog(@"无法实现方法，crash");
}
总结：
OC中函数调用通过发送消息实现，分为五个步骤，如下：
