iOS原理探索08--objc_msgSend慢速查找流程分析 iOS原理探索08--objc_msgSend慢速查

上篇文章中objc_msgSend快速查找流程分析如果第二次递归还是找不到，即当前的bucket等于buckets的第一个元素，那么开启慢速查找，那么本篇则是objc_msgSend慢速查找流程分析。
慢速查找源码跟进分析上篇文章知道在快速查找中苹果使用的是汇编实现的，在快速查找完成后会走到__objc_msgSend_uncached，在工程中全局搜索__objc_msgSend_uncached，在objc-msg-arm64.s中可以找到具体的汇编实现，慢速查找实际超找的是方法列表MethodTableLookup，

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 searchMethodTableLookup TailCallFunctionPointer x17END_ENTRY __objc_msgSend_uncached

MethodTableLookup具体实现，主要的步骤会跳转到_lookUpImpOrForward，下一步我们具体查看_lookUpImpOrForward具体实现步骤。

.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 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

源码工程搜索_lookUpImpOrForward查看一下实现的流程，然而在项目工程中没有找到，我们可以使用源码汇编调试一下。

方法如下：
【步骤一】我们在main函数中定义一个LGPerson对象，使用该对象调用sayHello方法，然后在sayHello方法打一个断点，运行程序，最后我们通过Debug -- Debug worlflow -- 勾选Always show Disassembly打开汇编调试。

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步骤一可以看到其实方法的调用走的是 objc_msgSend方法。
【步骤二】按住 control键+ stepinto，可以具体查看一下 objc_msgSend方法的汇编实现，走的是 _objc_msgSend_uncached方法，查看缓存中是否存在。
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`objc_msgSend`方法的汇编实现
【步骤三】按住 control键+ stepinto，可以具体查看一下 _objc_msgSend_uncached方法的汇编实现，可以看到走的是 lookUpImpOrForward方法，在 objc-runtime-new.mm文件的6099行实现的
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`_objc_msgSend_uncached`方法的汇编实现
【步骤四】在 objc-runtime-new.mm文件的6099行查看一下 lookUpImpOrForward方法的具体实现流程，发现使用的是 c++实现的。下面重点分析一下 lookUpImpOrForward方法的具体实现流程。

lookUpImpOrForward源码分析

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(); // 快速查找，如果找到则直接返回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 (fastpath(behavior & LOOKUP_CACHE)) { imp = cache_getImp(cls, sel); if (imp) goto done_nolock; }//加锁，目的是保证读取的线程安全 runtimeLock.lock(); //判断是否是一个已知的类：判断当前类是否是已经被认可的类，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，方法后续的循环 if (slowpath(!cls->isRealized())) { cls = realizeClassMaybeSwiftAndLeaveLocked(cls, runtimeLock); }//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.assertLocked(); curClass = cls; //----查找类的缓存// unreasonableClassCount -- 表示类的迭代的上限 //（猜测这里递归的原因是attempts在第一次循环时作了减一操作，然后再次循环时,仍在上限的范围内，所以可以继续递归） for (unsigned attempts = unreasonableClassCount(); ; ) { //---当前类方法列表（采用二分查找算法），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; } //当前类 = 当前类的父类，并判断父类是否为nil if (slowpath((curClass = curClass->superclass) == nil)) { //--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."); }// --父类缓存 imp = cache_getImp(curClass, sel); if (slowpath(imp == forward_imp)) { // 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)) { //如果在父类中，找到了此方法，将其存储到cache中 goto done; } }//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); //解锁 runtimeLock.unlock(); done_nolock: if (slowpath((behavior & LOOKUP_NIL) && imp == forward_imp)) { return nil; } return imp; }

源码解析

【第一步】定义消息转发
【第二步】先在类的缓存中进行快速查找，如果找到直接返回imp。
【第三步】加锁保证一下线程的安全。
【第四步】判断这个类是不是已经加载的类，并且判断类是否已经实现，如果没有实现，这个时候需要确认父类链，方便后面的循环ls = realizeClassMaybeSwiftAndLeaveLocked(cls, runtimeLock);。
【第五步】判断类是否已经初始化，如果没有需要先初始化cls = initializeAndLeaveLocked(cls, inst, runtimeLock);。
【第六步】 根据当前类的上线2迭代次数进行for循环，采用二分查找算法，在当前类列表中进行查找，如果找到直接返回并将方法缓存到cache中。
【第七步】如果没有找到方法的实现，尝试一次方法解析。
【第八步】done进行缓存并解析操作。

慢速查找流程图

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慢速查找流程图--style_月月

getMethodNoSuper_nolock二分查找算法

源代码
先找到中间的位置比较，比如小于则向左查找，反之向右查找，直到找到为止或者循环完成没有找到直接返回nil。

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 = https://www.it610.com/article/(uintptr_t)key; //key 等于 say666 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 左移1位即 count/2 = 4） probe = base + (count >> 1); uintptr_t probeValue = https://www.it610.com/article/(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 =https://www.it610.com/article/= probeValue) { // -- while 平移 -- 排除分类重名方法 while (probe> first && keyValue =https://www.it610.com/article/= (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; }

流程图

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二分查找流程图--style-月月
开发中一般出现方法没找到的崩溃原理解析
在方法的查找过程中，如果在方法的缓存和方法列表都没找到的情况下，会进行消息转发，即
__objc_msgForward_impcache消息转发汇编实现

STATIC_ENTRY __objc_msgForward_impcache// No stret specialization. b__objc_msgForwardEND_ENTRY __objc_msgForward_impcache

__objc_forward_handler汇编实现

ENTRY __objc_msgForward // Non-stret versionMI_GET_EXTERN(r12, __objc_forward_handler) ldr r12, [r12] bxr12END_ENTRY __objc_msgForward

我们发现__objc_forward_handler 的具体实现本质上是void *_objc_forward_handler = (void*)objc_defaultForwardHandler;，下面我们可以跟进一下objc_defaultForwardHandler源码简单分析一下。

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); }

如果缓存，方法列表，动态决议都没有找到，那么直接报unrecognized selector sent to instance ....错误。
总结