iOS_Swift函数派发机制

文章目录

  • 1.Swift 函数派发类型
    • 1.1 static dispatch
    • 1.2 table dispatch
    • 1.3 objc_msgSend
  • 2.派发类型识别
    • 2.1 Struct / Enum
    • 2.2 Class
    • 2.3 Class - Extension
    • 2.4 NSObject Subclass
    • 2.5 Protocol 对象
    • 2.6 修饰符
      • 2.6.1 @objc/@nonobjc:
      • 2.6.2 dynamic:
      • 2.6.3 @inline:
  • 3.总结

前言:
函数调用机制是程序判断使用哪种途径去调用一个函数的机制,即 CPU 在内存中找到该函数地址并调用的过程。
了解函数的调用机制,对于写出高性能代码来说十分有必要。


1.Swift 函数派发类型

Method dispatch in Swift
Static dispatch
Dynamic dispatch
Table dispatch
Message dispatch
Virtual Table dispatch
Witness Table dispatch

派发效率从高到底:Static dispatch > Table dispatch > Message dispatch

1.1 static dispatch

Static dispatch 静态派发,即直接地址调用。这个函数指针在编译、链接完成后就确定了,存放在代码段。
优点:派发速度最快,因为需要调用的指令集少,且编译器还有很大的优化空间(如:函数内敛 inline)。
缺点:局限也是最大的,因为缺乏动态性,所以没法支持继承。

1.2 table dispatch

Table dispatch 函数表派发,是编译型语言实现动态行为最常见的实现方式。函数表使用一个数组来存储类声明的每个函数的指针。大部分语言把这个称之为 Virtual Table 虚函数表,Swift 里称为 Witness Table
每个类维护一个虚函数表,记录着类的所有函数。如果被 override 的话,表里只会保存 override 后的函数。子类新增函数会被插到这个数组的最后,没有位置可以让 extension 安全的插入函数。
优点:可扩展
缺点:速度慢,编译器对某些含有副作用的函数无法优化

1.3 objc_msgSend

基于 Objc RunTime 实现,沿着实例的 isa 指针进行查找,找不到最后还有3次拯救机会。详细可见:iOS_Objective-C 消息发送(消息查找 及 消息转发)过程
优点:最动态的方式,可以实现 KVO、UIAppearance 和 CoreData 等功能。可在运行时改变函数行为。不只可以通过 swizzling 来改变,甚至可以用 isa-swizzling 修改对象继承关系,可以在面向对象基础上实现自定义派发
确定:速度最慢


2.派发类型识别

2.1 Struct / Enum

StructEnum 为值类型,不支持继承,它不需要一个 Table 来记录方法信息。所以它的方法调用(包括协议方法),都是静态派发的。

2.2 Class

对于一个 pure swift class:

  • final 修饰的 和 extension 的函数:不可被继承和重写,所以都是静态派发。
  • 其他的函数:以 Table 的机制来查找调用的。

2.3 Class - Extension

extension 中的方法和属性无法继承和重写,只属于当前类,所以是静态派发的。

2.4 NSObject Subclass

  • final 修饰的函数:同 Class
  • dynamic 修饰的 和 extension 的 函数:通过 objc_msgSend 方式派发

以上都是在没有编译器优化的情况下的派发方式,在有优化的情况下,编译器会尽可能地将方法变成静态派发 ,有的方法甚至会就地展开,变成 inline 的形式,以便提升性能。

2.5 Protocol 对象

无论真实对象是值类型还是引用类型,都使用 Table dispatch


2.6 修饰符

2.6.1 @objc/@nonobjc:

@objc/@nonobjc 只是修改对 objc 的可见性,并不会更改其派发方式。默认依旧是 Table dispatch
@objc:是将是 swift 中 继承自 NSObject 类的函数暴露给 OC。原理:生成两个函数引用,一个给 swift 调用,一个给 objc 调用。
@nonobjc:隐藏对 objc 的可见性,依然使用 Table dispatch。

2.6.2 dynamic:

dynamic 强制使用消息派发,可以动态修改。
修饰属性实现 KVO,否则 setter 会走直接派发,无法触发 KVO。

2.6.3 @inline:

@inline 指定编译器进行内敛优化。

使用建议:

  • 默认:编译器自己决定要不要使用 inline 进行优化
  • @inline(never):永远不要使用内敛优化。函数特别长且不想增大包体积时使用。
  • @inline(__always):重视使用内敛优化。函数很小且希望提高效率时使用(其实编译器也会做相应的优化,所以这样声明也不会提高速度)。

3.总结

struct / Enum Class NSObject Subclass
只要有final - Static Static
Extension Static Static Static
Extension + @objc / dynamic Static Static msgSend
默认 Static Table Table
@objc - Table Table
@objc dynamic - msgSend msgSend
Protocol Static Table Table

Reference:
Understanding Swift Performance
Optimizing Swift Performance
Swift 中的方法调用(Method Dispatch)(一) - 概述
Swift方法调用
Swift方法调用

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