既然谈到objc_msgSend，那就应该会了解到Runtime，那么调用Runtime有三种方式，一种是通过oc代码调用，二种是Framework&service，三种是Runtime Api。
下面将分析一下objc_msgSend的流程：
我们先创建一个简单的工程，通过clang转换成c++文件，通过查看我们在main.m中调用的方法在c++是如何写的;
clang指令转cpp文件：
clang -rewrite-objc -fobjc-arc -fobjc-runtime=ios-13.0.0 -isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneSimulator.platform/Developer/SDKs/iPhoneSimulator13.5.sdk main.m
iPhoneSimulator13.5.sdk版本号为你自己电脑上的模拟器版本sdk。通过路径去查找自己电脑上的模拟器sdk版本号。
代码:
#import <Foundation/Foundation.h>
#import <objc/message.h>
@interface Person : NSObject
- (void)sayHello;
- (void)sayNB;
@end
@implementation Person
- (void)sayNB{
NSLog(@"personNB666");
}
- (void)sayNB{
NSLog(@"personHello666");
}
@end
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
// insert code here...
// 方法: 消息 : (消息的接受者 . 消息主体)
Person *person = [Person alloc];
[person sayNB];
[person sayHello];
NSLog(@"Hello, World!");
}
return 0;
}
通过转换之后的c++中的main函数代码:
int main(int argc, const char * argv[]) {
/* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;
Person *person = ((Person *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("Person"), sel_registerName("alloc"));
((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)person, sel_registerName("sayNB"));
((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)person, sel_registerName("sayHello"));
NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_8j_s007fc3x0ql411_t5fym84rr0000gn_T_main_4dc776_mi_2);
}
return 0;
}
因此，那么编译之后发现，它并不是用oc的上层方法去调用，而是调用了一些objc_msgSend函数。
因此，在调用方法时，我们也可以使用Runtime Api的一些方法去实现。
runtime 有三种方式可以通过底层的API往上层发送消息。
通过方法 objc_msgSend去发送消息，但是他是如何找到我们调用的方法呢？
oc方法在底层主要是消息，而消息内有sel和imp，通过sel(方法编号)去找到imp(函数指针地址)，再通过地址去找到内容。oc层面对比c会慢一点，因为它存在一层转化。
oc方法转消息是通过c函数实现，那么objc_msgSend怎么通过sel去找到imp呢？
objc_msgSend有一个消息接受者：从对象->ISA->方法(类，元类)->cache_t->methodList。
下面我们的重点就是系统是如何通过sel去找到imp。
我使用的底层源码为objc4-781源码；在搜索objc_msgSend,会有下面的列表，我们去寻找我们常见的arm64;
直接点击下图所示的ENTRY _objc_msgSend。
下面附上objc_msgSend汇编代码，一些汇编代码上会有比较多的注释，他们是我写上用于理解的信息:
//进入_objc_msgSend
ENTRY _objc_msgSend
UNWIND _objc_msgSend, NoFrame
//让p0和空对比,在我们在控制台进行调试时，会输入`register read`输出寄存器，p0也就是第一个值。接收传入的值是否为空
cmp p0, #0 // nil check and tagged pointer check
#if SUPPORT_TAGGED_POINTERS
//支持SUPPORT_TAGGED_POINTERS类型，就执行`LNilOrTagged`
b.le LNilOrTagged // (MSB tagged pointer looks negative)
#else
//否则执行`LReturnZero`
b.eq LReturnZero
#endif
//拿出ISA的值赋值给p13
ldr p13, [x0] // p13 = isa
//1、拿出类对象，将class的值赋值给p16，它是如何获取类信息的，详细信息请看下面的解释。
GetClassFromIsa_p16 p13 // p16 = class
//获取ISA完毕
LGetIsaDone:
// calls imp or objc_msgSend_uncached
//2、开始进行从缓存里面获取imp的流程，如何进行这个流程，下面会讲解；
CacheLookup NORMAL, _objc_msgSend
疑难解答：
1、在上面的汇编代码中，如何获取ISA中的类信息？
首先我们来看一下GetClassFromIsa_p16的源代码，这一段源码的作用就是通过isa & mask获取类的信息,它主要走的是#elif __LP64__这一步的流程。其流程在isa结构分析有详细介绍：
.macro GetClassFromIsa_p16 /* src */
#if SUPPORT_INDEXED_ISA
// Indexed isa
//将索引信息isa代表的$0数据传送到p16
mov p16, $0 // optimistically set dst = src
tbz p16, #ISA_INDEX_IS_NPI_BIT, 1f // done if not non-pointer isa
// isa in p16 is indexed
adrp x10, _objc_indexed_classes@PAGE
add x10, x10, _objc_indexed_classes@PAGEOFF
ubfx p16, p16, #ISA_INDEX_SHIFT, #ISA_INDEX_BITS // extract index
ldr p16, [x10, p16, UXTP #PTRSHIFT] // load class from array
1:
#elif __LP64__
// 64-bit packed isa
and p16, $0, #ISA_MASK
#else
// 32-bit raw isa
mov p16, $0
#endif
.endmacro
2、从缓存里面获取imp的流程
请先看CacheLookup的源码，在大多数代码上面会有一些注释，是我附上用于理解的内容，它的主要作用是查找缓存在cache_t中的信息，对于cache_t不熟悉的可以阅读iOS底层cache_t分析：
.macro CacheLookup
LLookupStart$1:
//#CACHE宏定义: #define CACHE (2 * __SIZEOF_POINTER__) [sel+imp = 16]
//p16 平移16字节（类的cache信息前面存在isa，superclass，因此平移16字节），存入p11.
// p1 = SEL, p16 = isa
ldr p11, [x16, #CACHE] // p11 = mask|buckets
#if CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_HIGH_16
//让p11与0x0000ffffffffffff（0-47全为1） 与一下放在p10中，其中p10 = buckets（通过前48位为1与上buckets，得到buckets，前16位为0）
and p10, p11, #0x0000ffffffffffff // p10 = buckets
//逻辑右移，p11逻辑右移48位得到mask，与上p1（_cmd），得到p12
and p12, p1, p11, LSR #48 // x12 = _cmd & mask
#elif CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_LOW_4
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
//直接跳到此处，PTRSHIFT = 3， ((_cmd & mask) << (1+PTRSHIFT))为sel<<16 (imp + sel = 16)
add p12, p10, p12, LSL #(1+PTRSHIFT) // p12 = buckets + ((_cmd & mask) << (1+PTRSHIFT))
在得到buckets之后，就会跳转到CheckMiss:
下面附上CheckMiss的源码:
.macro CheckMiss
// miss if bucket->sel == 0
.if $0 == GETIMP
cbz p9, LGetImpMiss
.elseif $0 == NORMAL
cbz p9, __objc_msgSend_uncached
.elseif $0 == LOOKUP
cbz p9, __objc_msgLookup_uncached
.else
.abort oops
.endif
.endmacro
当为NORMAL的情况下，就会跳转__objc_msgSend_uncached，在__objc_msgSend_uncached中又存在一个MethodTableLookup方法表，而后会进入到这个方法表中去查找，这一步是重点，由于源码较多，这边只介绍关键方法和代码，在进入方法表之后，就会有一行bl _lookUpImpOrForward跳转，这一步是慢速查找流程，将在之后的文章介绍。
下面通过一些伪代码来模拟一下整个过程：
[person sayHello] -> imp ( cache -> bucket (sel imp))
// 获取当前的对象
id person = 0x10000
// 获取isa
isa_t isa = 0x000000
// isa -> class -> cache
cache_t cache = isa + 16字节
// arm64
// mask|buckets 在一起的
buckets = cache & 0x0000ffffffffffff
// 获取mask
mask = cache LSR #48
// 下标 = mask & sel
index = mask & p1
// bucket 从 buckets 遍历的开始 (起始查询的bucket)
bucket = buckets + index * 16 (sel imp = 16)
int count = 0
// CheckMiss $0
do{
if ((bucket == buckets) && (count == 0)){ // 进入第二层判断
// bucket == 第一个元素
// bucket人为设置到最后一个元素
bucket = buckets + mask * 16
count++;
}else if (count == 1) goto CheckMiss
// {imp, sel} = *--bucket
// 缓存的查找的顺序是: 向前查找
bucket--;
imp = bucket.imp;
sel = bucket.sel;
}while (bucket.sel != _cmd) // // bucket里面的sel 是否匹配_cmd
// CacheHit $0
return imp
CheckMiss:
CheckMiss(normal)
下面有一张大佬制作的objc_msgSend的流程分析图，这边附上来给需要学习的同学看一下：
