【iOS】消息传递与消息转发

Objective-C是一门非常动态的语言，以至于确定调用哪个方法被推迟到了运行时，而非编译时。与之相反，C语言使用静态绑定，也就是说在编译期就能决定程序运行时所应该调用的函数，所以在C语言中， 如果某个函数没有实现，编译时是不能通过的。而Objective-C是相对动态的语言，运行时还可以向类中动态添加方法，所以编译时并不能确定方法到底有没有对应的实现，编译器在编译期间也就不能报错。

在对象上调用方法在Objective-C中非常普遍。用Objective-C的术语来讲， 叫做“给某个对象发送某条消息"。消息有 “名称”或“选择子” (selector)之说。消息可以接受参数，而且还可以有返回值。

消息传递之机制

这是发送消息的基本格式：

id returnValue = [someObject messageName:parameter];

本例中，someObject叫做方法调用者，也叫做接受者(receiver) 。messageName:是方法名，也叫做选择子(selector) 。选择子与参数合起来叫做“消息”(message) 。在运行时，编译器会把上面这个格式的方法调用转化为一条标准的C语言函数调用，该函数就是objc_ msgSend()，该函数是消息objc里在运行时传递机制中的核心函数，其原型如下:

void objc_msgSend(id self, SEL cmd, ....）

显而易见，该函数参数可变，第一个参数代表接受者，第二个参数代表选择子（方法名），后面就是消息中的参数一一对应；
而在经过编译器的处理，代码会被处理为：

 id returnValue = objc_msgSend(someObject, @selectro(messageName:), parameter);

SEL选择子

OC在编译时会根据方法的名字（包括参数序列），生成一个用来区分这个办法的唯一的一个ID，这个ID就是SEL类型的。我们需要注意的是，只要方法的名字（包括参数序列）相同，那么他们的ID就是相同的。所以不管是父类还是子类，名字相同那么ID就是一样的。

	SEL sell1 = @selector(eat:);
    NSLog(@"sell1:%p", sell1);
    SEL sell2 = @selector(eat);
    NSLog(@"sell2:%p", sell2);
    //sell1:0x100000f63
	//sell2:0x100000f68

其中需要注意的是：@selector等于是把方法名翻译成SEL方法名。其仅仅关心方法名和参数个数，并不关心返回值与参数类型

生成SEL的过程是固定的，因为它只是一个表明方法的ID，不管是在哪个类写这个eat方法，SEL值都是固定一个

在Runtime中维护了一个SEL的表，这个表存储SEL不按照类来存储，只要相同的SEL就会被看做一个，并存储到表中。在项目加载时，会将所有方法都加载到这个表中，而动态生成的方法也会被加载到表中。

在OC中要得到方法SEL 可以直接使用:

1. @ selector指示符号，SEL act = @selector(setAge:);
2. 也可是函数：NSSelectorFromString(NSString *)
3. (NSString *)NSStringFromSeletor (SEL)

IMP

IMP: 一个函数指针,保存了方法地址
它是OC方法实现代码块的地址，通过他可以直接访问任意一个方法。免去发送消息的代码，IMP声明:

typedef id (&IMP)(id,SEL,...);

IMP 是一个函数指针，这个被只想的函数包含一个接收消息的对象id(self 指针)，调用方法的选标SEL（方法名），以及不定个数的方法参数，并返回一个id.

IMP与SEL的区别与联系

• SEL：类方法的指针，相当于一种编号，区别与IMP
• IMP：函数指针，保存了方法的地址

SEL是通过表取对应关系的IMP，进行方法的调用

• 每一个继承于NSObject的类都能自动获的runtime的支持,在这样的类中,有一个isa指针,指向该类定义的数据结构体,这个结构体是编译器编译时为类创建的.在这个结构体中包括了指向其父类类定义的指针及Dispatch table,Dispatch table 是一张SEL和IMP的对应表。也就是说方法编号SEL最后还要通过Dispatch table表找到对应的IMP,IMP是一个函数指针,然后去执行这个方法;

消息发送

objc_msgSend

以下demo为例，定义一个Person类，实现study方法，并调用该方法。

#import <Foundation/Foundation.h>

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN

@interface Person : NSObject
- (void)study;

@end

NS_ASSUME_NONNULL_END

#import "Person.h"

@implementation Person
- (void)study {
    NSLog(@"%s",__func__);
}
@end

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Person.h"
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        Person* person = [[Person alloc] init];
        [person study];
        
    }
    return 0;
}

打开终端，在项目目录下通过clang指令，讲main.m文件编译成后缀.cpp的c++类型文件

clang -rewrite-objc main.m

打开找到main函数，编译后的方法调用都是通过objc_msgSend发送的，证明方法的本质就是消息发送。

#pragma clang assume_nonnull end
int main(int argc, const char * argv[]) {
    /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 
        Person* person = ((Person *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)((Person *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("Person"), sel_registerName("alloc")), sel_registerName("init"));
        ((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)person, sel_registerName("study"));

    }
    return 0;
}

• objc_msgSend带有默认的2个隐式参数：消息的接收者id类型，消息的方法名SEL类型。
• 开始的alloc方法是给类对象发消息objc_getClass("Person")
• 如果消息接收者是实例对象，实例对象会通过isa找到类对象，从中找到实例方法。类方法同理，在元类对象中找到。

来到cpp文件的顶部，可以看到objc_msgSend方法不止一种，这是个家族

以下方法依次代表发给当前类对象、父类对象、结构体、结构体父类、浮点类型。

__OBJC_RW_DLLIMPORT void objc_msgSend(void);
__OBJC_RW_DLLIMPORT void objc_msgSendSuper(void);
__OBJC_RW_DLLIMPORT void objc_msgSend_stret(void);
__OBJC_RW_DLLIMPORT void objc_msgSendSuper_stret(void);
__OBJC_RW_DLLIMPORT void objc_msgSend_fpret(void);

objc_msgSendSuper

• 父类Person

#import <Foundation/Foundation.h>

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN

@interface Person : NSObject
- (void)testInstancePrint;

@end

NS_ASSUME_NONNULL_END

#import "Person.h"

@implementation Person

- (void)testInstancePrint {
    NSLog(@"%s", __func__);
}
@end

• 子类Man

#import "Person.h"

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN

@interface Man : Person
- (void)testInstancePrint;
@end

NS_ASSUME_NONNULL_END

#import "Man.h"
#import <objc/runtime.h>
#import <objc/message.h>
#import <malloc/malloc.h>

@implementation Man
- (instancetype)init {
    if (self = [super init]) {
        NSLog(@"%@", [self class]);
        NSLog(@"%@", [super class]);
    }
    return self;
}

- (void)testInstancePrint {
    NSLog(@"%s", __func__);
}

• main函数

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Person.h"
#import "Man.h"
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        Man* man = [[Man alloc] init];
        [man testInstancePrint];
        
    }
    return 0;
}

运行结果：方法打印出的class竟然一致？我不是打印的 [super class]吗？

再次编译成cpp文件一探究竟，这次编译的是这个类的实现文件Man.m。可以看到是通过objc_msgSendSuper发送给父类

苹果官方文档对其方法解释为：

当遇到方法调用时，编译器会生成对以下函数之一的调用：objc_msgSend、objc_msgSend_stret、objc_msgSendSuper或objc_msgSendSuper_stret。发送到对象超类的消息（使用super关键字）使用objc_msgSendSuper发送；其他消息使用objc_msgSend发送。使用objc_msgSendSuper_stret和objc_msgSend_stret发送以数据结构作为返回值的方法。

再翻译参数：

super 指向objc_super数据结构的指针。传递值，标识消息发送到的上下文，包括要接收消息的 类的实例和要开始搜索方法实现的超类。 op SEL型指针。传递将处理消息的方法的选择器。 …包含方法参数的变量参数列表。

既然是发送给"类的实例"，回看刚才的代码：这里接收者还是self。

(__rw_objc_super){(id)self, (id)class_getSuperclass(objc_getClass("Man"))}

"开始搜索方法实现的超类"这部分又是什么意思呢？

来看objc_super结构体：

/// Specifies the superclass of an instance. 
struct objc_super {
    /// Specifies an instance of a class.
    __unsafe_unretained _Nonnull id receiver;

    /// Specifies the particular superclass of the instance to message. 
#if !defined(__cplusplus)  &&  !__OBJC2__
    /* For compatibility with old objc-runtime.h header */
    __unsafe_unretained _Nonnull Class class;
#else
    __unsafe_unretained _Nonnull Class super_class;
#endif
    /* super_class is the first class to search */
};

根据编译后的源码参数：{(id)self, (id)class_getSuperclass(objc_getClass("Man"))}。模拟super的实现：构造objc_super结构体，接收者是self，super_class使用父类Person；

- (void)testInstancePrint {
    //NSLog(@"%s", __func__);
    struct objc_super ff_objc_super;
    ff_objc_super.receiver = self;
    ff_objc_super.super_class = Person.class;

    void* (*objc_msgSendSuperTyped)(struct objc_super *self,SEL _cmd) = (void *)objc_msgSendSuper;
        objc_msgSendSuperTyped(&ff_objc_super,@selector(testInstancePrint));

}

由此可见，方法的接收和查找不一定是同一个；

super只是关键字，结构体中的super_class 等于父类，代表从父类对象开始查找；不代表接收者receiver是父类对象；

objc_msgSendSuper的区别在于找方法的初始位置不一样。

快速查找

objc_msgSend在不同架构下都有实现：以arm64为例，代码实现是汇编。

• 为什么选用汇编来实现？速度更快，直接使用参数，免去大量参数的拷贝的开销。
• 在函数和全局变量前面会加下划线“_”，防止符号冲突。

汇编过程

• 首先从cmp p0,#0开始，这里p0是寄存器，存放的是消息接受者。当进入消息发送入口时，先判断消息接收者是否存在，不存在则重新执行objc_msgSend
• b.le LNilOrTagged，b是跳转到的意思。le是如果p0小于等于0，总体意思是若p0小于等于0，则跳转到LNilOrTagged，执行b.eq LReturnZero直接退出这个函数

	//进入objc_msgSend流程
	ENTRY _objc_msgSend
    //流程开始，无需frame
	UNWIND _objc_msgSend, NoFrame

    //判断p0（消息接收者）是否存在，不存在则重新开始执行objc_msgSend
	cmp	p0, #0			// nil check and tagged pointer check
//如果支持小对象类型，返回小对象或空
#if SUPPORT_TAGGED_POINTERS
    //b是进行跳转，b.le是小于判断，也就是p0小于0的时候跳转到LNilOrTagged
	b.le	LNilOrTagged		//  (MSB tagged pointer looks negative)
#else
    //等于，如果不支持小对象，就跳转至LReturnZero退出
	b.eq	LReturnZero
#endif
    //通过p13取isa
	ldr	p13, [x0]		// p13 = isa
    //通过isa取class并保存到p16寄存器中
	GetClassFromIsa_p16 p13, 1, x0	// p16 = class

• 如果消息接受者不为nil,汇编继续跑，到CacheLookup NORMAL，在cache中查找imp，来看一下具体的实现

//在cache中通过sel查找imp的核心流程
.macro CacheLookup Mode, Function, MissLabelDynamic, MissLabelConstant
	//
	// Restart protocol:
	//
	//   As soon as we're past the LLookupStart\Function label we may have
	//   loaded an invalid cache pointer or mask.
	//
	//   When task_restartable_ranges_synchronize() is called,
	//   (or when a signal hits us) before we're past LLookupEnd\Function,
	//   then our PC will be reset to LLookupRecover\Function which forcefully
	//   jumps to the cache-miss codepath which have the following
	//   requirements:
	//
	//   GETIMP:
	//     The cache-miss is just returning NULL (setting x0 to 0)
	//
	//   NORMAL and LOOKUP:
	//   - x0 contains the receiver
	//   - x1 contains the selector
	//   - x16 contains the isa
	//   - other registers are set as per calling conventions
	//

    //从x16中取出class移到x15中
	mov	x15, x16			// stash the original isa
//开始查找
LLookupStart\Function:
	// p1 = SEL, p16 = isa
#if CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_HIGH_16_BIG_ADDRS
    //ldr表示将一个值存入到p10寄存器中
    //x16表示p16寄存器存储的值，当前是Class
    //#数值 表示一个值，这里的CACHE经过全局搜索发现是2倍的指针地址，也就是16个字节
    //#define CACHE (2 * __SIZEOF_POINTER__)
    //经计算，p10就是cache
	ldr	p10, [x16, #CACHE]				// p10 = mask|buckets
	lsr	p11, p10, #48			// p11 = mask
	and	p10, p10, #0xffffffffffff	// p10 = buckets
	and	w12, w1, w11			// x12 = _cmd & mask
//真机64位看这个
#elif CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_HIGH_16
    //CACHE 16字节，也就是通过isa内存平移获取cache，然后cache的首地址就是 (bucket_t *)
	ldr	p11, [x16, #CACHE]			// p11 = mask|buckets
#if CONFIG_USE_PREOPT_CACHES
//获取buckets
#if __has_feature(ptrauth_calls)
	tbnz	p11, #0, LLookupPreopt\Function
	and	p10, p11, #0x0000ffffffffffff	// p10 = buckets
#else
    //and表示与运算，将与上mask后的buckets值保存到p10寄存器
	and	p10, p11, #0x0000fffffffffffe	// p10 = buckets
    //p11与#0比较，如果p11不存在，就走Function，如果存在走LLookupPreopt
	tbnz	p11, #0, LLookupPreopt\Function
#endif
    //按位右移7个单位，存到p12里面，p0是对象，p1是_cmd
	eor	p12, p1, p1, LSR #7
	and	p12, p12, p11, LSR #48		// x12 = (_cmd ^ (_cmd >> 7)) & mask
#else
	and	p10, p11, #0x0000ffffffffffff	// p10 = buckets
    //LSR表示逻辑向右偏移
    //p11, LSR #48表示cache偏移48位，拿到前16位，也就是得到mask
    //这个是哈希算法，p12存储的就是搜索下标（哈希地址）
    //整句表示_cmd & mask并保存到p12
	and	p12, p1, p11, LSR #48		// x12 = _cmd & mask
#endif // CONFIG_USE_PREOPT_CACHES
#elif CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_LOW_4
	ldr	p11, [x16, #CACHE]				// p11 = mask|buckets
	and	p10, p11, #~0xf			// p10 = buckets
	and	p11, p11, #0xf			// p11 = maskShift
	mov	p12, #0xffff
	lsr	p11, p12, p11			// p11 = mask = 0xffff >> p11
	and	p12, p1, p11			// x12 = _cmd & mask
#else
#error Unsupported cache mask storage for ARM64.
#endif

    //去除掩码后bucket的内存平移
    //PTRSHIFT经全局搜索发现是3
    //LSL #(1+PTRSHIFT)表示逻辑左移4位，也就是*16
    //通过bucket的首地址进行左平移下标的16倍数并与p12相与得到bucket，并存入到p13中
	add	p13, p10, p12, LSL #(1+PTRSHIFT)
						// p13 = buckets + ((_cmd & mask) << (1+PTRSHIFT))

						// do {
//ldp表示出栈，取出bucket中的imp和sel分别存放到p17和p9
1:	ldp	p17, p9, [x13], #-BUCKET_SIZE	//     {imp, sel} = *bucket--
    //cmp表示比较，对比p9和p1，如果相同就找到了对应的方法，返回对应imp，走CacheHit
	cmp	p9, p1				//     if (sel != _cmd) {
    //b.ne表示如果不相同则跳转到3f
	b.ne	3f				//         scan more
						//     } else {
2:	CacheHit \Mode				// hit:    call or return imp
						//     }
//向前查找下一个bucket，一直循环直到找到对应的方法，循环完都没有找到就调用_objc_msgSend_uncached
3:	cbz	p9, \MissLabelDynamic		//     if (sel == 0) goto Miss;
    //通过p13和p10来判断是否是第一个bucket
	cmp	p13, p10			// } while (bucket >= buckets)
	b.hs	1b

	// wrap-around:
	//   p10 = first bucket
	//   p11 = mask (and maybe other bits on LP64)
	//   p12 = _cmd & mask
	//
	// A full cache can happen with CACHE_ALLOW_FULL_UTILIZATION.
	// So stop when we circle back to the first probed bucket
	// rather than when hitting the first bucket again.
	//
	// Note that we might probe the initial bucket twice
	// when the first probed slot is the last entry.


#if CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_HIGH_16_BIG_ADDRS
	add	p13, p10, w11, UXTW #(1+PTRSHIFT)
						// p13 = buckets + (mask << 1+PTRSHIFT)
#elif CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_HIGH_16
	add	p13, p10, p11, LSR #(48 - (1+PTRSHIFT))
						// p13 = buckets + (mask << 1+PTRSHIFT)
						// see comment about maskZeroBits
#elif CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_LOW_4
	add	p13, p10, p11, LSL #(1+PTRSHIFT)
						// p13 = buckets + (mask << 1+PTRSHIFT)
#else
#error Unsupported cache mask storage for ARM64.
#endif
	add	p12, p10, p12, LSL #(1+PTRSHIFT)
						// p12 = first probed bucket

						// do {
4:	ldp	p17, p9, [x13], #-BUCKET_SIZE	//     {imp, sel} = *bucket--
	cmp	p9, p1				//     if (sel == _cmd)
	b.eq	2b				//         goto hit
	cmp	p9, #0				// } while (sel != 0 &&
	ccmp	p13, p12, #0, ne		//     bucket > first_probed)
	b.hi	4b

LLookupEnd\Function:
LLookupRecover\Function:
	b	\MissLabelDynamic

#if CONFIG_USE_PREOPT_CACHES
#if CACHE_MASK_STORAGE != CACHE_MASK_STORAGE_HIGH_16
#error config unsupported
#endif
LLookupPreopt\Function:
#if __has_feature(ptrauth_calls)
	and	p10, p11, #0x007ffffffffffffe	// p10 = buckets
	autdb	x10, x16			// auth as early as possible
#endif

	// x12 = (_cmd - first_shared_cache_sel)
	adrp	x9, _MagicSelRef@PAGE
	ldr	p9, [x9, _MagicSelRef@PAGEOFF]
	sub	p12, p1, p9

	// w9  = ((_cmd - first_shared_cache_sel) >> hash_shift & hash_mask)
#if __has_feature(ptrauth_calls)
	// bits 63..60 of x11 are the number of bits in hash_mask
	// bits 59..55 of x11 is hash_shift

	lsr	x17, x11, #55			// w17 = (hash_shift, ...)
	lsr	w9, w12, w17			// >>= shift

	lsr	x17, x11, #60			// w17 = mask_bits
	mov	x11, #0x7fff
	lsr	x11, x11, x17			// p11 = mask (0x7fff >> mask_bits)
	and	x9, x9, x11			// &= mask
#else
	// bits 63..53 of x11 is hash_mask
	// bits 52..48 of x11 is hash_shift
	lsr	x17, x11, #48			// w17 = (hash_shift, hash_mask)
	lsr	w9, w12, w17			// >>= shift
	and	x9, x9, x11, LSR #53		// &=  mask
#endif

	// sel_offs is 26 bits because it needs to address a 64 MB buffer (~ 20 MB as of writing)
	// keep the remaining 38 bits for the IMP offset, which may need to reach
	// across the shared cache. This offset needs to be shifted << 2. We did this
	// to give it even more reach, given the alignment of source (the class data)
	// and destination (the IMP)
	ldr	x17, [x10, x9, LSL #3]		// x17 == (sel_offs << 38) | imp_offs
	cmp	x12, x17, LSR #38

.if \Mode == GETIMP
	b.ne	\MissLabelConstant		// cache miss
	sbfiz x17, x17, #2, #38         // imp_offs = combined_imp_and_sel[0..37] << 2
	sub	x0, x16, x17        		// imp = isa - imp_offs
	SignAsImp x0
	ret
.else
	b.ne	5f				        // cache miss
	sbfiz x17, x17, #2, #38         // imp_offs = combined_imp_and_sel[0..37] << 2
	sub x17, x16, x17               // imp = isa - imp_offs
.if \Mode == NORMAL
	br	x17
.elseif \Mode == LOOKUP
	orr x16, x16, #3 // for instrumentation, note that we hit a constant cache
	SignAsImp x17
	ret
.else
.abort  unhandled mode \Mode
.endif

5:	ldursw	x9, [x10, #-8]			// offset -8 is the fallback offset
	add	x16, x16, x9			// compute the fallback isa
	b	LLookupStart\Function		// lookup again with a new isa
.endif
#endif // CONFIG_USE_PREOPT_CACHES

.endmacro

通过 类对象/元类 (objc_class) 通过内存平移得到cache，获取buckets，通过内存平移的方式获取对应的方法(对比sel)。

在缓存中找到了方法那就直接调用，找到sel就会进入CacheHit，去return or call imp：返回或调用方法的实现(imp)。

CacheHit的内容：上图的Mode代表走下面的NORMAL流程，authenticate and call imp意思验证并调用方法实现。

// CacheHit: x17 = cached IMP, x10 = address of buckets, x1 = SEL, x16 = isa
.macro CacheHit
.if $0 == NORMAL
    //编码查找imp，并且返回x17，也就是imp
	TailCallCachedImp x17, x10, x1, x16	// authenticate and call imp
.elseif $0 == GETIMP
	mov	p0, p17
	cbz	p0, 9f			// don't ptrauth a nil imp
	AuthAndResignAsIMP x0, x10, x1, x16	// authenticate imp and re-sign as IMP
9:	ret				// return IMP
.elseif $0 == LOOKUP
	// No nil check for ptrauth: the caller would crash anyway when they
	// jump to a nil IMP. We don't care if that jump also fails ptrauth.
	AuthAndResignAsIMP x17, x10, x1, x16	// authenticate imp and re-sign as IMP
	cmp	x16, x15
	cinc	x16, x16, ne			// x16 += 1 when x15 != x16 (for instrumentation ; fallback to the parent class)
	ret				// return imp via x17
.else
.abort oops
.endif
.endmacro

如果从缓存中没有找到方法怎么办？

• 如果没有找到缓存，查找下一个bucket，一直循环直到找到对应的方法，循环完都没有找到就调用__objc_msgSend_uncached

下面是上述判断跳转代码：

//LGetIsaDone是一个入口
LGetIsaDone:
	// calls imp or objc_msgSend_uncached
    //进入到缓存查找或者没有缓存查找方法的流程
	CacheLookup NORMAL, _objc_msgSend, __objc_msgSend_uncached

__objc_msgSend_uncached源码汇编：

	STATIC_ENTRY __objc_msgSend_uncached
	UNWIND __objc_msgSend_uncached, FrameWithNoSaves

	// THIS IS NOT A CALLABLE C FUNCTION
	// Out-of-band p15 is the class to search
	
	MethodTableLookup
	TailCallFunctionPointer x17

	END_ENTRY __objc_msgSend_uncached

其中调用了MethodTableLookup宏: 从方法列表中去查找方法

看一下它的结构：

.macro MethodTableLookup
	
	SAVE_REGS MSGSEND

	// lookUpImpOrForward(obj, sel, cls, LOOKUP_INITIALIZE | LOOKUP_RESOLVER)
	// receiver and selector already in x0 and x1
	mov	x2, x16
	mov	x3, #3
	bl	_lookUpImpOrForward

	// IMP in x0
	mov	x17, x0

	RESTORE_REGS MSGSEND

.endmacro

其中bl表示调用了方法_lookUpImpOrForward，_lookUpImpOrForward在汇编里找不到，因为汇编的函数比C++的多一个下划线，需要去掉下划线，去找到lookUpImpOrForward方法实现

至此快速查找imp汇编部分就结束了，接下来到了慢速查找过程：c/c++环节。

总结消息发送快速查找imp(汇编):
objc_msgSend(receiver, sel, …)

1. 检查消息接收者receiver是否存在，为nil则不做任何处理
2. 通过receiver的isa指针找到对应的class类对象
3. 找到class类对象进行内存平移，找到cache
4. 从cache中获取buckets
5. 从buckets中对比参数sel，看在缓存里有没有同名方法
6. 如果buckets中有对应的sel --> cacheHit --> 调用imp
7. 如果buckets中没有对应的sel --> _objc_msgSend_uncached -> _lookUpImpOrForward (c/c++慢速查找)

慢速查找

什么是方法缓存

苹果认为如果一个方法被调用了，那个这个方法有更大的几率被再此调用，既然如此直接维护一个缓存列表，把调用过的方法加载到缓存列表中，再次调用该方法时，先去缓存列表中去查找，如果找不到再去方法列表查询。这样避免了每次调用方法都要去方法列表去查询，大大的提高了速率

慢速查找过程

先看lookUpImpOrForward函数的实现：

NEVER_INLINE
IMP lookUpImpOrForward(id inst, SEL sel, Class cls, int behavior)
{
    const IMP forward_imp = (IMP)_objc_msgForward_impcache;
    IMP imp = nil;
    Class curClass;

    runtimeLock.assertUnlocked();

    if (slowpath(!cls->isInitialized())) {
        // The first message sent to a class is often +new or +alloc, or +self
        // which goes through objc_opt_* or various optimized entry points.
        //
        // However, the class isn't realized/initialized yet at this point,
        // and the optimized entry points fall down through objc_msgSend,
        // which ends up here.
        //
        // We really want to avoid caching these, as it can cause IMP caches
        // to be made with a single entry forever.
        //
        // Note that this check is racy as several threads might try to
        // message a given class for the first time at the same time,
        // in which case we might cache anyway.
        behavior |= LOOKUP_NOCACHE;
    }

    // runtimeLock is held during isRealized and isInitialized checking
    // to prevent races against concurrent realization.

    // runtimeLock is held during method search to make
    // method-lookup + cache-fill atomic with respect to method addition.
    // Otherwise, a category could be added but ignored indefinitely because
    // the cache was re-filled with the old value after the cache flush on
    // behalf of the category.

    runtimeLock.lock();

    // We don't want people to be able to craft a binary blob that looks like
    // a class but really isn't one and do a CFI attack.
    //
    // To make these harder we want to make sure this is a class that was
    // either built into the binary or legitimately registered through
    // objc_duplicateClass, objc_initializeClassPair or objc_allocateClassPair.
    // 检查当前类是个已知类
    checkIsKnownClass(cls);
    // 确定当前类的继承关系
    cls = realizeAndInitializeIfNeeded_locked(inst, cls, behavior & LOOKUP_INITIALIZE); 
    // runtimeLock may have been dropped but is now locked again
    runtimeLock.assertLocked();
    curClass = cls;

    // The code used to lookup the class's cache again right after
    // we take the lock but for the vast majority of the cases
    // evidence shows this is a miss most of the time, hence a time loss.
    //
    // The only codepath calling into this without having performed some
    // kind of cache lookup is class_getInstanceMethod().

    for (unsigned attempts = unreasonableClassCount();;) {
        if (curClass->cache.isConstantOptimizedCache(/* strict */true)) {
            // 如果是常量优化缓存
            // 再一次从cache查找imp
            // 目的：防止多线程操作时，刚好调用函数，此时缓存进来了
#if CONFIG_USE_PREOPT_CACHES // iOS操作系统且真机的情况下
            imp = cache_getImp(curClass, sel); //cache中找IMP
            if (imp) goto done_unlock; //找到就直接返回了
            curClass = curClass->cache.preoptFallbackClass();
#endif
        } else { //如果不是常量优化缓存
            // 当前类的方法列表。
            method_t *meth = getMethodNoSuper_nolock(curClass, sel);
            if (meth) {
                imp = meth->imp(false);
                goto done;
            }
            // 每次判断都会把curClass的父类赋值给curClass
            if (slowpath((curClass = curClass->getSuperclass()) == nil)) {
                // No implementation found, and method resolver didn't help.
                // Use forwarding.
                imp = forward_imp;
                break;
            }
        }

        // 如果超类链中存在循环，则停止。
        if (slowpath(--attempts == 0)) {
            _objc_fatal("Memory corruption in class list.");
        }

        // Superclass cache.
        imp = cache_getImp(curClass, sel);
        if (slowpath(imp == forward_imp)) {
            // Found a forward:: entry in a superclass.
            // Stop searching, but don't cache yet; call method
            // resolver for this class first.
            break;
        }
        if (fastpath(imp)) {
            // 在超类中找到方法。在这个类中缓存它。
            goto done;
        }
    }

    // 没有实现，尝试一次方法解析器。
	// 这里就是消息转发机制第一层的入口
    if (slowpath(behavior & LOOKUP_RESOLVER)) {
        behavior ^= LOOKUP_RESOLVER;
        return resolveMethod_locked(inst, sel, cls, behavior);
    }

 done:
    if (fastpath((behavior & LOOKUP_NOCACHE) == 0)) {
#if CONFIG_USE_PREOPT_CACHES // iOS操作系统且真机的情况下
        while (cls->cache.isConstantOptimizedCache(/* strict */true)) {
            cls = cls->cache.preoptFallbackClass();
        }
#endif
        log_and_fill_cache(cls, imp, sel, inst, curClass);
    }
 done_unlock:
    runtimeLock.unlock();
    if (slowpath((behavior & LOOKUP_NIL) && imp == forward_imp)) {
        return nil;
    }
    return imp;
}

方法首先是定义一个消息的转发forward_imp；接着判断类的初始化、加锁、检查是否已知的类…等等，先不管这些。重点在于接下来的for循环：

// unreasonableClassCount()表示循环的上限；
    for (unsigned attempts = unreasonableClassCount();;) {
        if (curClass->cache.isConstantOptimizedCache(/* strict */true)) {
            // 如果是常量优化缓存
            // 再一次从cache查找imp
            // 目的：防止多线程操作时，刚好调用函数，此时缓存进来了
#if CONFIG_USE_PREOPT_CACHES // iOS操作系统且真机的情况下
            imp = cache_getImp(curClass, sel);
            if (imp) goto done_unlock;
            curClass = curClass->cache.preoptFallbackClass();
#endif
        } else {
            // curClass方法列表。
            method_t *meth = getMethodNoSuper_nolock(curClass, sel);
            if (meth) {
                imp = meth->imp(false);
                goto done;
            }
            // 每次判断都会把curClass的父类赋值给curClass
            if (slowpath((curClass = curClass->getSuperclass()) == nil)) {
                // 没有找到实现，方法解析器没有帮助。
                // 使用转发。
                imp = forward_imp;
                break;
            }
        }

        // 如果超类链中存在循环，则停止。
        if (slowpath(--attempts == 0)) {
            _objc_fatal("Memory corruption in class list.");
        }

        // 超类缓存。
        imp = cache_getImp(curClass, sel);
        if (slowpath(imp == forward_imp)) {
            // 在超类中找到forward::条目。
            // 停止搜索，但不要缓存;调用方法
            // 首先为这个类解析器。
            break;
        }
        if (fastpath(imp)) {
            // 在超类中找到方法。在这个类中缓存它。
            goto done;
        }
    }

进入了一个循环逻辑：

1. 从本类的method list查找imp(查找的方式是getMethodNoSuper_nolock，一会分析)；
2. 从本类的父类的cache查找imp（cache_getImp汇编写的）
3. 从本类的父类的method list查找imp
   …继承链遍历…（父类->…->根父类）
4. 若上面环节有任何一个环节查找到了imp，跳出循环，缓存方法到本类的cache（log_and_fill_cache）；
   直到查找到nil，指定imp为消息转发，跳出循环。

查找方式
看看在类和父类继承链中查找imp是个什么样的查找方式的（getMethodNoSuper_nolock）：

/***********************************************************************
 * getMethodNoSuper_nolock
 * fixme
 * Locking: runtimeLock must be read- or write-locked by the caller
 **********************************************************************/
static method_t *
getMethodNoSuper_nolock(Class cls, SEL sel)
{
    runtimeLock.assertLocked();

    ASSERT(cls->isRealized());
    // fixme nil cls? 
    // fixme nil sel?

	// 找到方法列表
    auto const methods = cls->data()->methods();
    for (auto mlists = methods.beginLists(),
              end = methods.endLists();
         mlists != end;
         ++mlists)
    {
        //  getMethodNoSuper_nolock is the hottest
        // caller of search_method_list, inlining it turns
        // getMethodNoSuper_nolock into a frame-less function and eliminates
        // any store from this codepath.
        method_t *m = search_method_list_inline(*mlists, sel);
        if (m) return m;
    }

    return nil;
}

跳转search_method_list_inline()

ALWAYS_INLINE static method_t *
search_method_list_inline(const method_list_t *mlist, SEL sel)
{
    int methodListIsFixedUp = mlist->isFixedUp();
    int methodListHasExpectedSize = mlist->isExpectedSize();
    // 已排序的二分查找
    if (fastpath(methodListIsFixedUp && methodListHasExpectedSize)) {
        return findMethodInSortedMethodList(sel, mlist);
    } else {
        // Linear search of unsorted method list
      	// 未排序的线性查找
        if (auto *m = findMethodInUnsortedMethodList(sel, mlist))
            return m;
    }

#if DEBUG
    // sanity-check negative results
    if (mlist->isFixedUp()) {
        for (auto& meth : *mlist) {
            if (meth.name() == sel) {
                _objc_fatal("linear search worked when binary search did not");
            }
        }
    }
#endif

    return nil;
}

fastpath()代表大概会走的路径，以下是两种情况的查找。

• findMethodInSortedMethodList：从Sorted可知从已排序的方法列表里查找，采用二分查找。
• findMethodInUnsortedMethodList：从Unsorted可知从未排序方法列表用的线性查找，通过for循环遍历一个个对比sel从而取出method_t：。
  看一下findMethodInSortedMethodList函数，跳转findMethodInSortedMethodList，ALWAYS_INLINE代表这是始终内联的

// 方法内联
ALWAYS_INLINE static method_t *
findMethodInSortedMethodList(SEL key, const method_list_t *list)
{
    if (list->isSmallList()) {
        if (CONFIG_SHARED_CACHE_RELATIVE_DIRECT_SELECTORS && objc::inSharedCache((uintptr_t)list)) {
            return findMethodInSortedMethodList(key, list, [](method_t &m) { return m.getSmallNameAsSEL(); });
        } else {
            return findMethodInSortedMethodList(key, list, [](method_t &m) { return m.getSmallNameAsSELRef(); });
        }
    } else {
        return findMethodInSortedMethodList(key, list, [](method_t &m) { return m.big().name; });
    }
}

编译后走的是以下流程，这是通过二分查找进行方法查找的。

/***********************************************************************
 * search_method_list_inline
 **********************************************************************/
template<class getNameFunc>
ALWAYS_INLINE static method_t *
findMethodInSortedMethodList(SEL key, const method_list_t *list, const getNameFunc &getName)
{
    ASSERT(list);
		// 二分查找
  	// auto 代表自动匹配类型；
    auto first = list->begin();
    auto base = first;
  	// decltype: declare type，译为声明类型。这里获取表达式类型；
    decltype(first) probe;

    uintptr_t keyValue = (uintptr_t)key;
    uint32_t count;
    
    for (count = list->count; count != 0; count >>= 1) {
        probe = base + (count >> 1);
        
        uintptr_t probeValue = (uintptr_t)getName(probe);
        
        if (keyValue == probeValue) {
            // `probe` is a match.
            // Rewind looking for the *first* occurrence of this value.
            // This is required for correct category overrides.
            while (probe > first && keyValue == (uintptr_t)getName((probe - 1))) {
                probe--;
            }
            return &*probe;
        }
        
        if (keyValue > probeValue) {
            base = probe + 1;
            count--;
        }
    }
    
    return nil;
}

分类优先

通过methods()方法可以看到，会判断rwe，而这就是因为分类产生的内存空间。

所以分类优先，因为分类同名的方法会排在列表靠前。多个分类有同名方法时，确保后编译的先调用。

跳出循环后

done:
    if (fastpath((behavior & LOOKUP_NOCACHE) == 0)) {
#if CONFIG_USE_PREOPT_CACHES // iOS操作系统且真机的情况下
        while (cls->cache.isConstantOptimizedCache(/* strict */true)) {
            cls = cls->cache.preoptFallbackClass();
        }
#endif
        log_and_fill_cache(cls, imp, sel, inst, curClass);
    }
 done_unlock:
    runtimeLock.unlock();
    if (slowpath((behavior & LOOKUP_NIL) && imp == forward_imp)) {
        return nil;
    }
    return imp;

如果找到了imp，就会把imp缓存到本类cache里（log_and_fill_cache）。（注意这里不管是本类还是本类的父类找到了imp，都会缓存到本类中去）

跳转 log_and_fill_cache :

/***********************************************************************
* log_and_fill_cache
* Log this method call. If the logger permits it, fill the method cache.
* cls is the method whose cache should be filled. 
* implementer is the class that owns the implementation in question.
**********************************************************************/
static void
log_and_fill_cache(Class cls, IMP imp, SEL sel, id receiver, Class implementer)
{
#if SUPPORT_MESSAGE_LOGGING
    if (slowpath(objcMsgLogEnabled && implementer)) {
        bool cacheIt = logMessageSend(implementer->isMetaClass(), 
                                      cls->nameForLogging(),
                                      implementer->nameForLogging(), 
                                      sel);
        if (!cacheIt) return;
    }
#endif
    cls->cache.insert(sel, imp, receiver);
}

找到之后，会放入类的方法缓存里；此时方法还未执行。

再回到一开始主方法，如果慢查也没找到？ curClass 赋值为父类的类对象；然后从父类缓存里查找；

如果父类里也没有，循环又重头开始直至nil : if (slowpath((curClass = curClass->getSuperclass()) == nil))。

此时消息发送阶段结束，这时就要进入消息的转发。
总结消息发送慢速查找imp(c/c++):
IMP lookUpImpOrForward(id inst, SEL sel, Class cls, int behavior)

1. 从本类的 method list (二分查找/遍历查找)查找imp
2. 从本类的父类的cache查找imp(汇编)
3. 从本类的父类的method list (二分查找/遍历查找)查找imp
   …继承链遍历…（父类->…->根父类）里找cache和method list的imp
4. 若上面环节有任何一个环节查找到了imp，跳出循环，缓存方法到本类的cache，并返回imp
5. 直到查找到nil，指定imp为消息转发，跳出循环，执行动态方法解析resolveMethod_locked

消息的转发

动态决议

上面介绍了方法调用的本质是消息发送。那如果经过查找后，没有找到方法，系统会怎么处理？这就是接下来介绍的方法动态决议和消息转发。

动态决议过程

当本类和本类继承链下的cache和method list都查找不到imp，imp被赋值成了_objc_msgForward_impcache但是它没有调用，会进入动态方法解析流程，并且只会执行一次。

resolveMethod_locked的源码声明：

/***********************************************************************
* resolveMethod_locked
* Call +resolveClassMethod or +resolveInstanceMethod.
*
* Called with the runtimeLock held to avoid pressure in the caller
* Tail calls into lookUpImpOrForward, also to avoid pressure in the callerb
**********************************************************************/
static NEVER_INLINE IMP
resolveMethod_locked(id inst, SEL sel, Class cls, int behavior)
{
    runtimeLock.assertLocked();
    ASSERT(cls->isRealized());

    runtimeLock.unlock();
    //判断是不是元类
    if (! cls->isMetaClass()) {
        // 不是元类，则是实例方法的动态方法解析
        // try [cls resolveInstanceMethod:sel]
        resolveInstanceMethod(inst, sel, cls);
    } 
    else {
        // 是元类，则是类方法的动态方法解析
        // try [nonMetaClass resolveClassMethod:sel]
        // and [cls resolveInstanceMethod:sel]
        resolveClassMethod(inst, sel, cls); // inst：类对象   cls： 元类
        if (!lookUpImpOrNilTryCache(inst, sel, cls)) {
            resolveInstanceMethod(inst, sel, cls);
        }
    }

    // chances are that calling the resolver have populated the cache
    // so attempt using it
    return lookUpImpOrForwardTryCache(inst, sel, cls, behavior);
}

上述代码流程如下：

1. 判断进行解析的是否是元类
2. 如果不是元类，则调用_class_resolveInstanceMethod进行对象方法动态解析
3. a. 如果是元类，则调用_class_resolveClassMethod进行类方法动态解析
   b. 完成类方法动态解析后，再次查询cls中的imp，如果没有找到，则进行一次对象方法动态解析

如果类的实例调用的是实例方法：

resolveInstanceMethod(inst, sel, cls);

如果是类对象调用的类方法：

// inst：类对象     cls： 元类
resolveClassMethod(inst, sel, cls); 
if (!lookUpImpOrNilTryCache(inst, sel, cls)) {
    resolveInstanceMethod(inst, sel, cls);
}

两个方法：resolveInstanceMethod和resolveClassMethod。也称为方法的动态决议。

上述执行resolveMethod_locked方法后返回lookUpImpOrForwardTryCache

• 来到lookUpImpOrForwardTryCache方法，实际调用的是_lookUpImpTryCache方法：

IMP lookUpImpOrForwardTryCache(id inst, SEL sel, Class cls, int behavior) 
{
    return _lookUpImpTryCache(inst, sel, cls, behavior);
}

进入_lookUpImpTryCache源码，可以看到这里有cache_getImp；也就是说在进行一次动态决议之后，还会通过cache_getImp从cache里找一遍方法的sel。

如果还是没找到(imp == NULL)？也就是无法通过动态添加方法的话，还会执行一次lookUpImpOrForward，这时候进lookUpImpOrForward方法，这里behavior传的值会发生变化。

第二次进入lookUpImpOrForward方法后，执行到if (slowpath(behavior & LOOKUP_RESOLVER))这个判断时

// 这里就是消息转发机制第一层的入口
    if (slowpath(behavior & LOOKUP_RESOLVER)) {
        behavior ^= LOOKUP_RESOLVER;
        return resolveMethod_locked(inst, sel, cls, behavior);
    }

根据变化后的behavior值和LOOKUP_RESOLVER值之间的关系导致该if语句内部只能进入第一次，因此这个判断相当于单例。解释了为什么开头说的该动态解析resolveMethod_locked为什么只执行一次。

动态解析测试

resolveClassMethod:默认返回值是NO,如果你想在这个函数里添加方法实现，需要借助class_addMethod

class_addMethod(Class _Nullable cls, SEL _Nonnull name, IMP _Nonnull imp, const char * _Nullable types) 

@cls : 给哪个类对象添加方法
@name ： SEL类型，给哪个方法名添加方法实现
@imp : IMP类型的，要把哪个方法实现添加给给定的方法名
@types ： 就是表示返回值和参数类型的字符串

实现一个类，类在.h文件中声明一个方法，但在.m文件中并没有实现这个方法。在外部调用这个方法就会导致程序崩溃.
原因：

• 第一步查找方法中，在自己的类对象以及父类的类对象中都没有找到这个方法的实现
• 所以转向动态方法解析，动态方法解析我们什么也没做，
• 所以进行第三步，转向消息转发，消息转发我们也什么都没做，最后产生崩溃

此时我们在动态方法解析这一步补救它：

• 当调用的是对象方法时，动态方法解析是在resolveInstanceMethod方法中实现的
• 当调用的是类方法时，动态方法解析是在resolveClassMethod中实现的

利用动态方法解析和runtime，我们可以给一个没有实现的方法添加方法实现。

#import "Person.h"

@interface Man : Person

- (void)test;

@end

#import "Man.h"
#import <objc/runtime.h>
#import <objc/message.h>

@implementation Man
+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    NSLog(@"%s, sel = %@", __func__, NSStringFromSelector(sel));
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

@end

运行如下：

可以看到为什么会有2次执行呢？放到最后再讲。类方法也是如此。

既然是因为找不到imp而崩溃，那么我们可以在这个方法里通过runtime的class_addMethod，给sel动态的生成imp。其中第四个参数是返回值类型，用void用字符串描述：“v@:”

BOOL 
class_addMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types)
{
    if (!cls) return NO;

    mutex_locker_t lock(runtimeLock);
    return ! addMethod(cls, name, imp, types ?: "", NO);
}

方法修改：

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    NSLog(@"%s, sel = %@", __func__, NSStringFromSelector(sel));
    if (sel == @selector(test)) {
        IMP imp = class_getMethodImplementation(self.class, @selector(addMethod));
        class_addMethod(self.class, sel, imp, "v@:");
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

-(void)addMethod {
    NSLog(@"%s", __func__);
}

可以看到运行正常：

消息转发

如果系统在动态决议阶段没有找到实现，就会进入消息转发阶段。

消息的快速转发

当cache没有找到imp，类的继承链里的方法列表都没有找到imp，并且resolveInstanceMethod / resolveClassMethod 返回NO就会进入消息转发。

我们在 lookUpImpOrForward 的时候就看到 imp 被指定成了_objc_msgForward_impcache。

	//如果上述在类对象和父类对象中没有查到方法
	//我们就进入动态方法解析
 if (resolver  &&  !triedResolver) {//triedResolver用来判断是否曾经进行过动态方法解析，如果没有那就进入动态方法解析，如果进行过，就跳过
        runtimeLock.unlock();
        _class_resolveMethod(cls, sel, inst); //动态方法解析函数
        runtimeLock.lock();
        // Don't cache the result; we don't hold the lock so it may have 
        // changed already. Re-do the search from scratch instead.
        triedResolver = YES; //进行过动态方法解析就把这个标识为设置为YES
       goto retry;//retry是前面的发送消息的过程
    }
    	
      //如果动态方法解析失败，就进入消息转发

    imp = (IMP)_objc_msgForward_impcache; //由这一步进入消息转发
    cache_fill(cls, sel, imp, inst);
//如果消息转发失败，程序崩溃
 done:
    runtimeLock.unlock();

所以如果本类没有能力去处理这个消息，那么就转发给其他的类，让其他类去处理。

看一下进行消息转发的函数__objc_msgForward_impcache的具体实现, 它就是消息转发的流程；又到了我们的源码汇编阶段：

STATIC_ENTRY __objc_msgForward_impcache
	// Method cache version

	// THIS IS NOT A CALLABLE C FUNCTION
	// Out-of-band condition register is NE for stret, EQ otherwise.

	jne	__objc_msgForward_stret
	jmp	__objc_msgForward

	END_ENTRY __objc_msgForward_impcache
	
	
	ENTRY __objc_msgForward
	// Non-stret version

	movq	__objc_forward_handler(%rip), %r11
	jmp	*%r11

	END_ENTRY __objc_msgForward

但是__objc_msgForward_handler并没有开源。

消息快速转发测试

• Person类中定义func1方法但是不实现，利用-(id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector 方法进行消息快速转发
• Blank类中定义func1方法且实现

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface Person : NSObject
- (void)func1;
@end

#import "Person.h"
#import "Blank.h"
#import <objc/runtime.h>
#import <objc/message.h>
@implementation Person

-(id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    NSLog(@"%s, aSelector = %@",__func__, NSStringFromSelector(aSelector));

    if (aSelector == @selector(func1)) {
        return [Blank alloc];
    }
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}
@end


#import <Foundation/Foundation.h>

@interface Blank : NSObject
- (void)func1;
@end

#import "Blank.h"

@implementation Blank
- (void)func1 {
    NSLog(@"%s",__func__);
}
@end

main.m文件，新建person对象并调用func1方法

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Person.h"
#import "Man.h"
#import <objc/runtime.h>

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {   
        Person* person = [[Person alloc] init];
        [person func1];
    }
    return 0;
}

运行如下：

转发的作用在于，如果当前对象无法响应消息，就将它转发给能响应的对象。

这时候方法缓存在哪？接收转发消息的对象

应用场景：专门搞一个类，来处理这些无法响应的消息。方法找不到时的crash收集。

演示的是实例方法，如果是类方法，只需要将 - 改成 + ；

消息的慢速转发

如果消息的快速转发也没有找到方法；后面还有个methodSignatureForSelector方法，作用是方法有效性签名。

将刚才使用快速转发forwardingTargetForSelector方法注释后，添加上methodSignatureForSelector方法后能否正常运行？

-(NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
    NSLog(@"%s, aSelector = %@",__func__, NSStringFromSelector(aSelector));
    return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
}

因为方法签名需要搭配另一个方法：forwardInvocation

• forwardInvocation方法提供了一个入参，类型是NSInvocation；它提供了target和selector用于指定目标里查找方法实现。

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation;

添加后就能正常运行了

在调用func1时，虽然没有提供方法实现，但是在了方法的慢速转发里提供了有效签名（只要格式正确，和实际返回类型不同也行），代码就不崩溃了。

防止系统崩溃的三个救命稻草：动态解析、快速转发、慢速转发。

应用场景：统一处理没实现的方法，进行提示。你也可以不做任何处理，这样消息找不到的崩溃就不会出现了。

不过救命稻草不能解决实际问题，只是为了app稳定性的一种手段。

总结

OC方法调用的本质就是消息发送，消息发送是SEL-IMP的查找过程

动态决议

过消息发送机制也找不到方法，系统在进入消息转发前，还会进行动态决议。

实例方法的动态决议

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel;
// 系统通过该方法调用上面OC类里的实现
static void resolveInstanceMethod(id inst, SEL sel, Class cls) 

类方法的动态决议

+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel;

消息转发

动态决议也找不到方法，才真正进入消息转发环节。
动态决议、快速转发、慢速转发合称为三个救命稻草，用于防止方法查找导致的系统崩溃。

消息快速转发

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector;

消息慢速转发

// 方法签名
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector;
// 正向调用
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation;

消息转发机制基本上分为三个步骤，也被称为消息的三次拯救：

1. 动态方法解析
2. 备援接收者
3. 完整消息转发

我们可以通过控制这三个步骤其中一环来解决这一个问题

特别注意：如果是正常类的消息，是不会走到这三个步骤的。所以走到这三个不步骤的前提条件已经确定该消息为未知消息

流程图

一些问题

runtime是如何通过selector找到对应的IMP地址的？

缓存查找–>当前类查找–>父类逐级查找

如果子类调用父类方法，缓存在哪个类？

• 子类没有父类方法时：该方法的list.ptr为nil，说明子类不存储父类方法。
• 运行方法后，先从父类对象缓存里找：发现buckets一开始就是nil，说明没存在父类对象里，那再看当前的子类对象里有没有了。
• 子类对象的cache缓存了该方法。

回看慢查找方法，cls 是当前传入的类，curClass是局部变量

最终是当前类的cache插入缓存；

结论：缓存到当前传入的类

两次动态决议的原因

用前面的demo打断点测试一下:

运行后，lldb输入指令bt可以看到打印的信息

第一次进入该断点输入bt显示如下：

第二次进入该断点输入bt显示如下：

调用了___forwarding___符号，还有熟悉的慢速转发methodSignatureForSelector方法 ，可知第二次是消息转发；

在消息的第一次动态决议和快速转发都没找到方法后，进入到慢速转发。过程中，runtime还会调用一次lookUpImpOrForward，这个方法里包含了动态决议，这才造成了二次动态决议。