这篇文章只介绍SEL,会包括SEL的官方定义、官方描述、创建selector的源码分析。
既然文章标题是讨论SEL,那么就不会添加进来那些烂大街的内容,什么“消息发送”、“Method结构体”、“runtime...”,这些个有的没的都是耍流氓。
很久以来都有这么个面试题: 请解释SEL是什么
一开始呢,我说不清楚SEL是什么,就知道SEL是selector的类型,而selector是方法名。那这个selector和SEL是对象?是字符串?是结构体?是指针?到底是啥就叫不准了。
所以我上网去搜了一下。不管是度娘还是谷歌找到的博客,都没有很满意的答案。所以干脆找时间,自己去官方文档和源码中找答案。
进入正题
从头来看SEL和selector,先从苹果介绍SEL的官方文档开始,文档地址。
定义
我们都知道 SEL 是selector的类型,从文档中看,SEL的定义是:
typedef struct objc_selector *SEL;
也就是说 SEL 是一个指针类型,SEL 修饰的指针指向 objc_selector
结构体。到这,得出一个暂时性结论:
我们平时创建和获取的 selector 都是一个指向
objc_selector
结构体的指针。
虽然我没有在文档和源码中找到这个 objc_selector
结构体的内部实现,按照文档中的意思这是一个非透明的类型,但是到这里可以否定很多文章中的说法,selector 是指针,一个指向 objc_selector
结构体的指针,绝不是什么函数指针,在这里就不讨论IMP了。
描述
为什么在查资料的时候有很多文章会说 selector 是字符串呢?再看官方文档Discussion 部分的几个重点:
- 方法的 selector 是一个已被Objective-C运行时注册过或映射过的C语言字符串
- 如果想使用 selector ,必须使用
sel_registername
的返回值或者编译器指令@selector()
这里有一个根本性区别就是,文档中特意提到了这个字符串是被映射过或者注册过(实际上是注册到NXMapTable中做了相应的映射关系,后面会说)。
我们平时使用selector的时候,一般都可以直接把SEL当做字符串打印,比如:
SEL xxoo_selector = @selector(init);
NSLog(@"%s", xxoo_selector);
控制台:
2019-04-19 11:05:43.404155+0800 SEL_Test[1352:42639] init
我们知道,结构体指针指向的地址其实就是第一个成员的地址,这与数组指针指向的地址和首元素地址相同是一样的道理。因此,objc_selector结构体内部的第一个成员很有可能就是一个 char *
类型的字符串,保存着 selector 的名字。
创建
这段 Discussion 还有一个信息,就是创建 selector 的途径只有两种:
- 函数
sel_registername
- 编译器指令
@selector()
虽然文档这么说,但是用过的人都知道平时编程中我们还用到过其他获取 selector 的途径,比如:
NSSelectorFromString()
method_getName()
先提前剧透一下, NSSelectorFromString()
和 method_getName()
的底层实现都是 sel_registername
,有些是在官方文档中给出,有些是在源码中分析所得。
另外,编译器指令 @selector()
虽然找不到具体实现,但是可以通过clang指令,编译成C++源码,底层仍然是使用的函数 sel_registername
。
源码分析
我们来分析一下这些创建selector的途径都是怎么实现的
首先 NSSelectorFromString
NSSelectorFromString
官方文档地址
源码来自 《Apple开源网站》 的 objc-750.tar.gz 压缩包
先来看 NSSelectorFromString
:
证据就在 Discussion 第一句话:
要创建选择器,
NSSelectorFromString
就会将一个代表方法名的UTF-8编码字符串传递给sel_registerName
,并返回该函数返回的值。
也就是说 NSSelectorFromString
底层实现就是sel_registerName
函数, NSSelectorFromString
只不过是对sel_registerName
函数包装了一层而已。
下一话题 method_getName
在 objc-runtime-new.mm 文件中有 method_getName
的源码:
/***********************************************************************
* method_getName
* Returns this method's selector.
* The method must not be nil.
* The method must already have been fixed-up.
* Locking: none
**********************************************************************/
SEL
method_getName(Method m)
{
if (!m) return nil;
assert(m->name == sel_registerName(sel_getName(m->name)));
return m->name;
}
在源码中我们清晰的看到,method_getName
获取selector的底层实现依然是通过sel_registerName
函数。
sel_registerName的底层实现
这样所有问题就都来到了函数 sel_registername
了,是时候揭开它的神秘面纱了。源码在 objc-sel.mm 文件中。
SEL sel_registerName(const char *name) {
return __sel_registerName(name, 1, 1); // YES lock, YES copy
}
sel_registerName
中使用到了另一个函数__sel_registerName
,再来看__sel_registerName
的源码:
static SEL __sel_registerName(const char *name, bool shouldLock, bool copy)
{
// result就是最终的返回值 selector
SEL result = 0;
if (shouldLock) selLock.assertUnlocked();
else selLock.assertLocked();
// 第一种情况
if (!name) return (SEL)0;
// 第二种情况
result = search_builtins(name);
if (result) return result;
// 第三种情况
conditional_mutex_locker_t lock(selLock, shouldLock);
if (namedSelectors) {
result = (SEL)NXMapGet(namedSelectors, name);
}
if (result) return result;
// No match. Insert.
// 第四种情况
if (!namedSelectors) {
namedSelectors = NXCreateMapTable(NXStrValueMapPrototype,
(unsigned)SelrefCount);
}
if (!result) {
result = sel_alloc(name, copy);
// fixme choose a better container (hash not map for starters)
NXMapInsert(namedSelectors, sel_getName(result), result);
}
return result;
}
第一种情况:
当传入的方法名为空时,函数会返回0。
第二种情况:
先用传入的方法名去与内建函数名进行匹配,若传入的方法名与某个内建函数同名,则不会创建新的 selector,而是直接返回这个内建函数的 selector。
第三种情况:
以传入的方法名为键,在NXMapTable中进行匹配搜索,如果NXMapTable中有这个 selector ,不会创建新的 selector ,而是直接返回这个 selector。
NXMapTable简单来讲是一张哈希表,下面是它的实现:
/* maptable.h
Scalable hash table of mappings.
Bertrand, August 1990
Copyright 1990-1996 NeXT Software, Inc.
*/
#ifndef _OBJC_MAPTABLE_H_
#define _OBJC_MAPTABLE_H_
#ifndef _OBJC_PRIVATE_H_
# define OBJC_MAP_AVAILABILITY \
__OSX_DEPRECATED(10.0, 10.1, "NXMapTable is deprecated") \
__IOS_UNAVAILABLE __TVOS_UNAVAILABLE \
__WATCHOS_UNAVAILABLE __BRIDGEOS_UNAVAILABLE
#else
# define OBJC_MAP_AVAILABILITY
#endif
#include <objc/objc.h>
__BEGIN_DECLS
/*************** Definitions ***************/
/* This module allows hashing of arbitrary associations [key -> value]. Keys and values must be pointers or integers, and client is responsible for allocating/deallocating this data. A deallocation call-back is provided.
NX_MAPNOTAKEY (-1) is used internally as a marker, and therefore keys must always be different from -1.
As well-behaved scalable data structures, hash tables double in size when they start becoming full, thus guaranteeing both average constant time access and linear size. */
// NXMapTable的结构
typedef struct _NXMapTable {
/* private data structure; may change */
const struct _NXMapTablePrototype * _Nonnull prototype;
unsigned count;
unsigned nbBucketsMinusOne;
void * _Nullable buckets;
} NXMapTable OBJC_MAP_AVAILABILITY;
// NXMapTable结构体的原型
typedef struct _NXMapTablePrototype {
unsigned (* _Nonnull hash)(NXMapTable * _Nonnull,
const void * _Nullable key);
int (* _Nonnull isEqual)(NXMapTable * _Nonnull,
const void * _Nullable key1,
const void * _Nullable key2);
void (* _Nonnull free)(NXMapTable * _Nonnull,
void * _Nullable key,
void * _Nullable value);
int style; /* reserved for future expansion; currently 0 */
} NXMapTablePrototype OBJC_MAP_AVAILABILITY;
第四种情况:
所有以上情况都不匹配,也就是说当前传入的方法名尚未在系统中注册过,那么就创建一个新的 selector ,并将其插入到NXMapTable中,与方法名互相映射。最终返回的就是这个新的 selector。
@selector()的C++源码
我创建了一个macOS的命令行工程,这样方便查看:
#import <Foundation/Foundation.h>
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
SEL xxoo_selector = @selector(init);
}
return 0;
}
调用clang指令:
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m
生成新的C++文件:
int main(int argc, const char * argv[]) {
/* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;
SEL xxoo_selector = sel_registerName("init");
}
return 0;
}
由此可见,所有的SEL创建都是通过 sel_registerName
函数
总结
- selector 的类型是 SEL
- SEL 修饰的是一个指向 objc_selector 结构体的指针
- 所以 selector 是一个指向 objc_selector 结构体的指针
- objc_selector 是非透明类型,无法看到具体实现,但是可以推测,其结构体第一个成员是
char *
类型的字符串,保存着selector名字 - 在 objc-sel.mm 文件中可以看到创建selector的实现,即如果传入的方法名不与内建函数同名,也未在NXMapTable中注册过,那么会新创建一个selector,并与方法名互相映射成键值对,保存在NXMapTable中。