上篇中我们分析了快速查找流程，如果快速查不到，则进入了慢速查找流程，下面来分析一下。
1. 慢速查找-汇编部分
在快速查找流程中，如果没有找到方法实现，无论是走到CheckMiss还是JumpMiss，最终都会走到__objc_msgSend_uncached汇编函数，下面我们看下这个函数的源码。
在 objc-msg-arm64.s文件中查找__objc_msgSend_uncached的汇编实现，其中的核心是 MethodTableLookup（查询方法列表），源码如下：
//消息未缓存：Cache中之前未进行该sel的插入操作（即之前没调用过该方法或建立了新的缓存空间后没调用过)
STATIC_ENTRY __objc_msgSend_uncached
UNWIND __objc_msgSend_uncached, FrameWithNoSaves
// THIS IS NOT A CALLABLE C FUNCTION
// Out-of-band p16 is the class to search
MethodTableLookup // 查询方法列表
TailCallFunctionPointer x17
END_ENTRY __objc_msgSend_uncached
下面我们看 MethodTableLookup 的汇编实现，其中的核心是_lookUpImpOrFowward，汇编源码如下：
.macro MethodTableLookup
// push frame
SignLR
stp fp, lr, [sp, #-16]!
mov fp, sp
// save parameter registers: x0..x8, q0..q7
sub sp, sp, #(10*8 + 8*16)
stp q0, q1, [sp, #(0*16)]
stp q2, q3, [sp, #(2*16)]
stp q4, q5, [sp, #(4*16)]
stp q6, q7, [sp, #(6*16)]
stp x0, x1, [sp, #(8*16+0*8)]
stp x2, x3, [sp, #(8*16+2*8)]
stp x4, x5, [sp, #(8*16+4*8)]
stp x6, x7, [sp, #(8*16+6*8)]
str x8, [sp, #(8*16+8*8)]
// lookUpImpOrForward(obj, sel, cls, LOOKUP_INITIALIZE | LOOKUP_RESOLVER)
// receiver and selector already in x0 and x1
mov x2, x16
mov x3, #3
// 核心源码 bl 是跳转指令
// 带返回值（可返回继续执行）的跳转
bl _lookUpImpOrForward
// IMP in x0
mov x17, x0
// restore registers and return
ldp q0, q1, [sp, #(0*16)]
ldp q2, q3, [sp, #(2*16)]
ldp q4, q5, [sp, #(4*16)]
ldp q6, q7, [sp, #(6*16)]
ldp x0, x1, [sp, #(8*16+0*8)]
ldp x2, x3, [sp, #(8*16+2*8)]
ldp x4, x5, [sp, #(8*16+4*8)]
ldp x6, x7, [sp, #(8*16+6*8)]
ldr x8, [sp, #(8*16+8*8)]
mov sp, fp
ldp fp, lr, [sp], #16
AuthenticateLR
.endmacro
1.1 验证
-
在
main中，例如[person sayHello]对象方法调用处加一个断点，开启汇编调试Debug -> Debug Workflow -> 勾选 Always show Disassembly：
截屏2021-01-10 下午9.10.22.png -
汇编
objc_msgSend加一个断点，执行到这个断点，按住control，然后stepinto，进入objc_msgSend的汇编：
截屏2021-01-10 下午9.14.16.png -
在
_objc_msgSend_uncached加一个断点，执行到这个断点，按住control，然后setpinto，进入汇编：
截屏2021-01-10 下午9.13.19.png
从上面可以看出最后走到的就是lookUpImpOrFowward，这个不是汇编实现了，;后边是注释，可以看到这个方法在 objc-runtime-new.mm中。
注意：
C/C++中调用汇编，去查找汇编时，C/C++调用的方法需要多加一个下划线
汇编中调用C/C++方法时，去查找C/C++方法，需要将汇编调用的方法去掉一个下划线
2. 慢速查找-C/C++部分
在上面根据汇编部分的提示， objc-runtime-new.mm文件中搜索lookUpImpOrFowward方法，看其源码实现：
IMP lookUpImpOrForward(id inst, SEL sel, Class cls, int behavior)
{
// 定义的消息转发
const IMP forward_imp = (IMP)_objc_msgForward_impcache;
IMP imp = nil;
Class curClass;
runtimeLock.assertUnlocked();
// Optimistic cache lookup
// 快速查找，从缓存中查找，
// 防止多线程操作时，刚好调用函数，此时缓存进来了
if (fastpath(behavior & LOOKUP_CACHE)) {
imp = cache_getImp(cls, sel);
if (imp) goto done_nolock;
}
// 保证线程读取安全
runtimeLock.lock();
// 判断是否是一个已知的类，判断当前类是否已经被认可的类，即已经加载的类
checkIsKnownClass(cls);
// 判断类是否实现，如果没有，需要先实现，此时的目的是为了确定父类链，方便后续的循环
if (slowpath(!cls->isRealized())) {
cls = realizeClassMaybeSwiftAndLeaveLocked(cls, runtimeLock);
// runtimeLock may have been dropped but is now locked again
}
// 判断类是否初始化，如果没有，需要先初始化
if (slowpath((behavior & LOOKUP_INITIALIZE) && !cls->isInitialized())) {
cls = initializeAndLeaveLocked(cls, inst, runtimeLock);
// runtimeLock may have been dropped but is now locked again
// If sel == initialize, class_initialize will send +initialize and
// then the messenger will send +initialize again after this
// procedure finishes. Of course, if this is not being called
// from the messenger then it won't happen. 2778172
}
runtimeLock.assertLocked();
curClass = cls;
// The code used to lookpu 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.
// 在我们获得锁之后，代码用来再次查找类的缓存，但是在绝大多数情况下，证据显示大多数时候这是一个遗漏，因此是时间损失。
// The only codepath calling into this without having performed some
// kind of cache lookup is class_getInstanceMethod().
// 唯一在没有执行某种缓存查找的情况下调用它的代码路径是class_getInstanceMethod()。
// 查找类的缓存
// unreasonableClassCount -- 表示类的迭代的上限
for (unsigned attempts = unreasonableClassCount();;) {
// curClass method list.
// 当前类方法列表(采用二分法查找)，如果找到，则返回，将方法缓存到 cache 中
Method meth = getMethodNoSuper_nolock(curClass, sel);
if (meth) {
imp = meth->imp;
goto done;
}
// 如果当前类 = 当前类的父类，是否为 nil
if (slowpath((curClass = curClass->superclass) == nil)) {
// No implementation found, and method resolver didn't help.
// Use forwarding.
// 未找到方法实现，方法解析器也不行，使用转发
imp = forward_imp;
break;
}
// 如果父类链中存在循环，则停止
if (slowpath(--attempts == 0)) {
_objc_fatal("Memory corruption in class list.");
}
// Superclass cache.
// 父类缓存
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.
// 如果在父类中找到了forward，则停止查找，且不缓存，首先调用此类的方法解析器
break;
}
if (fastpath(imp)) {
// Found the method in a superclass. Cache it in this class.
// 如果在父类中，找到了此方法，将其存储到cache中
goto done;
}
}
// No implementation found. Try method resolver once.
// 没有找到方法实现，尝试一次方法解析
if (slowpath(behavior & LOOKUP_RESOLVER)) {
// 动态方法决议的控制条件，表示流程只走一次
behavior ^= LOOKUP_RESOLVER;
return resolveMethod_locked(inst, sel, cls, behavior);
}
done:
// 存储到缓存
log_and_fill_cache(cls, imp, sel, inst, curClass);
runtimeLock.unlock();
done_nolock:
if (slowpath((behavior & LOOKUP_NIL) && imp == forward_imp)) {
return nil;
}
return imp;
}
其整体的慢速查找流程图如下：
image.png
主要有以下几步：
[第一步]：
当前类的cache 缓存中进行查找，即快速查找，如果找到则直接返回imp，反之，则进入[第二步]
[第二步]：判断cls
- 判断
cls是否是已知类，如果不是，则报错 - 判断类是否已经实现，如果没有，则需要先实现，确定其父类链，此时实例化的目的是为了确定
父类链、ro、以及 rw等，方便后续数据的读取以及查找的循环 - 是否初始化，如果没有，则初始化
[第三步]：
for循环，按照类继承链或者元类继承链的顺序查找
- 当前
cls 的方法列表中使用二分查找算法，如果找到，则进入cache 写入流程，并返回imp，如果没有找到，则返回nil - 当前
cls被赋值为父类，并且判断如果等于nil，则imp = 消息转发，并终止递归，进入[第四步] - 如果父类链中存在循环，则报错，终止循环
- 父类缓存中查找方法
- 如果未找到，则继续循环查找
- 如果
imp == forward_imp，则停止查找，且不缓存，首先调用此类的方法解析器 - 如果
imp有值，且!= forward_imp，那么执行cache 写入流程，返回imp
[第四步]：
判断是否执行过动态方法解析
- 如果没有，执行动态方法解析
- 如果执行过一次动态方法解析，则走到消息转发流程
2.1 getMethodNoSuper_nolock 方法：二分查找方法列表
查找方法列表的流程如下所示：
image.png
其二分查找核心的源码实现如下：
ALWAYS_INLINE static method_t *
findMethodInSortedMethodList(SEL key, const method_list_t *list)
{
ASSERT(list);
const method_t * const first = &list->first;
const method_t *base = first;
const method_t *probe;
uintptr_t keyValue = (uintptr_t)key; // key = sayHello
uint32_t count;
// base相当于low，count是max，probe是middle，这就是二分
for (count = list->count; count != 0; count >>= 1) {
// 从首地址+下标 --> 移动到中间位置（count >> 1 右移1位即 count/2 = 4）
probe = base + (count >> 1);
uintptr_t probeValue = (uintptr_t)probe->name;
// 如果查找的key的keyvalue等于中间位置（probe）的probeValue，则直接返回中间位置
if (keyValue == probeValue) {
// `probe` is a match.
// Rewind looking for the *first* occurrence of this value.
// This is required for correct category overrides.
// while 平移 -- 排除分类重名方法
while (probe > first && keyValue == (uintptr_t)probe[-1].name) {
// 排除分类重名方法（方法的存储是先存储类方法，在存储分类---按照先进后出的原则，分类方法最先出，而我们要取的类方法，所以需要先排除分类方法）
// 如果是两个分类，就看谁先进行加载
probe--;
}
return (method_t *)probe;
}
// 如果keyValue 大于 probeValue，就往probe即中间位置的右边查找
if (keyValue > probeValue) {
base = probe + 1;
count--;
}
}
return nil;
}
二分查找可以简述为：从第一次查找开始，每次都取中间位置，与想查找的key 的 value值做比较，如果相等，则需要排除分类方法，然后将查询到的位置的方法实现返回，如果不相等，则需要继续二分查找，如果循环至count = 0还是没有找到，则直接返回nil，如下所示：
image.png
2.2cache_getImp方法：父类缓存查找
cache_getImp方法是通过汇编_cache_getImp实现，传入的$0是 GETIMP，如下所示：
image.png
- 如果父类缓存中找到了方法实现，则跳转至
CacheHit即命中，则直接返回imp - 如果父类缓存中，没有找到方法实现，则跳转至
CheckMiss或者JumpMiss，通过判断$0跳转至LGetImpMiss，返回nil
2.3 总结
- 对于对象方法，即在类中查找，其慢速查找父类链是：
类-父类-根类-nil - 对于类方法，即在元类中查找，其慢速查找的父类链是：
元类-根元类-根类-nil - 如果快速查找&慢速查找也没有找到方法实现，则尝试
一次动态方法决议 - 如果动态方法决议仍然没有找到，则进行
消息转发
2.4 补充
image.png
对于上面这个图我们很熟悉，可以得知
根元类的父类是根类，那么我给 Person 类添加一个 sayHello 类方法，但是并不实现，对于 sayHello 类方法的查找流程是：元类 - 根元类 - 根类 - nil，根类是 NSObject，而且又知道类方法是以实例方法的形式存储在其所属的元类中，那么我给NSObject 添加一个分类，分类中添加一个实例方法-(void)sayHello，执行[Person sayHello]会报错吗？
代码如下：
@interface Person : NSObject
+ (void)sayHello;
@end
@implementation Person
// sayHello 方法未实现
@end
// NSObject 的分类
@interface NSObject (Ext)
@end
@implementation NSObject (Ext)
// 这里实现的是实例方法
- (void)sayHello{
NSLog(@"NSObject 的方法：hello");
}
@end
main.m文件中：
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
[Person sayHello];
}
return 0;
}
执行结果如下：
2021-01-10 22:36:24.084808+0800 DebugTest[7402:422123] NSObject 的方法：hello
并没有报错，执行的是 NSObject 分类的方法。
3. 常见方法未实现报错源码
如果在快速查找、慢速查找、方法解析流程中，均没有找到方法实现，则使用消息转发，其流程如下：
image.png
消息转发会实现
- 其中
_objc_msgForward_impcache是汇编实现，会跳转至__objc_msgForward，其核心是__objc_forward_handler
STATIC_ENTRY __objc_msgForward_impcache
// No stret specialization.
b __objc_msgForward
END_ENTRY __objc_msgForward_impcache
//
ENTRY __objc_msgForward
adrp x17, __objc_forward_handler@PAGE
ldr p17, [x17, __objc_forward_handler@PAGEOFF]
TailCallFunctionPointer x17
END_ENTRY __objc_msgForward
- 汇编实现中查找
__objc_forward_handler，并没有找到，在源码中去掉一个下划线进行全局搜索_objc_forward_handler，有如下实现，本质是调用的objc_defaultForwardHandler方法
// Default forward handler halts the process.
__attribute__((noreturn, cold)) void
objc_defaultForwardHandler(id self, SEL sel)
{
_objc_fatal("%c[%s %s]: unrecognized selector sent to instance %p "
"(no message forward handler is installed)",
class_isMetaClass(object_getClass(self)) ? '+' : '-',
object_getClassName(self), sel_getName(sel), self);
}
void *_objc_forward_handler = (void*)objc_defaultForwardHandler;
看着objc_defaultForwardHandler有没有很眼熟，这就是我们在日常开发中最常见的错误：没有实现函数，运行程序，崩溃时报的错误提示。