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1、 网址：edu.51CTO.com从C的伪代码到汇编,动手实现objc_msgSendobjc_msgSend 函数支撑了我们使用 Objective-C 实现的一切。Gwynne Raskind，Friday Q&A 的读者，建议我谈谈 objc_msgSend 的内部实现。要理解某件事还有比自己动手实现一次更好的方法吗？咱们来自己动手实现一个 objc_msgSend。Tramapoline! Trampopoline! (蹦床)当你写了一个发送 Objective-C 消息的方法：1. objmessage编译器会生成一个 objc_msgSend 调用：1. objc_msgSend(
2、obj,selector(message);之后 objc_msgSend 会负责转发这个消息。它都做了什么？它会查找合适的函数指针或者 IMP，然后调用，最后跳转。任何传给 objc_msgSend 的参数，最终都会成为 IMP 的参数。 IMP 的返回值成为了最开始被调用的方法的返回值。因为 objcmsgSend 只是负责接收参数，找到合适的函数指针，然后跳转，有时管这种叫做 trampoline（译注：蹦床(https:/en.wikipedia.org/wiki/Trampoline(computing)）. 更通用的来说，任何一段负责把一段代码转发到另一处的代码，都可以被叫做 tr
3、ampoline。这种转发的行为使 objc_msgSend 变得特殊起来。因为它只是简单的查找合适的代码，然后直接跳转过去，这相当的通用。传入任何参数组合都可以，因为它只是把这些参数留给 IMP 去读取。返回值有些棘手，但最终都可以看成 objc_msgSend 的不同变种。不幸的是，这些转发行为都不能用纯 C 实现。因为没有方法可以将传入 C 函数的泛参（generic parameters）传给另一个函数。 你可以使用变参，但是变参和普通参数的传递方法不同，而且慢，所以这不适合普通的 C 参数。如果要用 C 来实现 objc_msgSend，基本样子应该像这样：1. idobjc_msg
4、Send(idself,SEL_cmd,.)2. 3. Classc=object_getClass(self);4. IMPimp=class_getMethodImplementation(c,_cmd);5. returnimp(self,_cmd,.);6. 这有点过于简单。事实上会有一个方法缓存来提升查找速度，像这样：1. idobjc_msgSend(idself,SEL_cmd,.)2. 3. Classc=object_getClass(self);4. IMPimp=cache_lookup(c,_cmd);5. if(!imp)6. imp=class_getMethodI
5、mplementation(c,_cmd);7. returnimp(self,_cmd,.);8. 通常为了速度，cache_lookup 使用 inline 函数实现。汇编在 Apple 版的 runtime 中，为了最大化速度，整个函数是使用汇编实现的。在 Objective-C 中每次发送消息都会调用 objc_msgSend，在一个应用中最简单的动作都会有成千或者上百万的消息。为了让事情更简单，我自己的实现中会尽可能少的使用汇编，使用独立的 C 函数抽象复杂度。汇编代码会实现下面的功能：1. idobjc_msgSend(idself,SEL_cmd,.)2. 3. IMPimp=G
6、etImplementation(self,_cmd);4. imp(self,_cmd,.);5. 6. 7. GetImplementation可以用更可读的方式工作。汇编代码需要：1. 把所有潜在的参数存储在安全的地方，确保 GetImplementation 不会覆盖它们。2. 调用 GetImplementation。3. 把返回值保存在某处。4. 恢复所有的参数值。5. 跳转到 GetImplementation 返回的 IMP。让我们开始吧！这里我会尝试使用 x86-64 汇编，这样可以很方便的在 Mac 上工作。这些概念也可以应用于 i386 或者 ARM。这个函数会保存在独立
7、的文件中，叫做 msgsend-asm.s。这个文件可以像源文件那样传递给编译器，然后会被编译并链接到程序中。第一件事要做的是声明全局的符号（global symbol）。因为一些无聊的历史原因，C 函数的 global symbol 会在名字前有个下划线：1. .globl_objc_msgSend2. _objc_msgSend:编译器会很高兴的链接最近可使用的(nearest available) objc_msgSend。简单的链接这个到一个测试 app 已经可以让 obj message 表达式使用我们自己的代码而不是苹果的 runtime，这样可以相当方便的测试我们的代码确保它可以
8、工作。整型数和指针参数会被传入寄存器 %rsi, %rdi, %rdx, %rcx, %r8 和 %r9。其他类型的参数会被传进栈（stack）中。这个函数最先做的事情是把这六个寄存器中的值保存在栈中，这样它们可以在之后被恢复：1. pushq%rsi2. pushq%rdi3. pushq%rdx4. pushq%rcx5. pushq%r86. pushq%r9除了这些寄存器，寄存器 %rax 扮演了一个隐藏的参数。它用于变参的调用，并保存传入的向量寄存器（vector registers）的数量，用于被调用的函数可以正确的准备变参列表。以防目标函数是个变参的方法，我同样也保存了这个寄存器
9、中的值：1. pushq%rax为了完整性，用于传入浮点类型参数的寄存器 %xmm 也应该被保存。但是，要是我能确保 GetImplementation 不会传入任何的浮点数，我就可以忽略掉它们，这样我就可以让代码更简洁。接着，对齐栈。 Mac OS X 要求一个函数调用栈需要对齐 16 字节边界。上面的代码已经是栈对齐的，但是还是需要显式手动处理下，这样可以确保所有都是对齐的，就不用担心动态调用函数时会崩溃。要对齐栈，在保存 %r12 的原始值到栈中后，我把当前的栈指针保存到了 %r12 中。%r12 是随便选的，任何保存的调用者寄存器（caller-saved register）都可以。重
10、要的是在调用完 GetImplementation 后这些值仍然存在。然后我把栈指针按位与（and）上 -0x10，这样可以清除栈底的四位：1. pushq%r122. mov%rsp,%r123. andq$-0x10,%rsp现在栈指针是对齐的了。这样可以安全的避开上面（above）保存的寄存器，因为栈是向下增长的，这种对齐的方法会让它更向下（move it further down）。是时候该调用 GetImplementation 了。它接收两个参数，self 和 _cmd。 调用习惯是把这两个参数分别保存到 %rsi 和 %rdi 中。然而传入 objc_msgSend 中时就是那样
11、了，它们没有被移动过，所以不需要改变它们。所有要做的事情实际上是调用 GetImplementation，方法名前面也要有一个下划线：1. callq_GetImplementation整型数和指针类型的返回值保存在 %rax 中，这就是找到返回的 IMP 的地方。因为 %rax 需要被恢复到初始的状态，返回的 IMP 需要被移动到别的地方。我随便选了个 %r11。1. mov%rax,%r11现在是时候该恢复原样了。首先要恢复之前保存在 %r12 中的栈指针，然后恢复旧的 %r12 的值：1. mov%r12,%rsp2. popq%r12然后按压入栈的相反顺序恢复寄存器的值：1. popq
12、%rax2. popq%r93. popq%r84. popq%rcx5. popq%rdx6. popq%rdi7. popq%rsi现在一切都已经准备好了。参数寄存器（argument registers）都恢复到了之前的样子。目标函数需要的参数都在合适的位置了。 IMP 在寄存器 %r11 中，现在要做的是跳转到那里：1. jmp*%r11就这样！不需要其他的汇编代码了。jump 把控制权交给了方法实现。从代码的角度看，就好像发送消息者直接调用的这个方法。之前的那些迂回的调用方法都消失了。当方法返回，它会直接放回到 objc_msgSend 的调用处，不需要其他的操作。这个方法的返回值可
13、以在合适的地方找到。非常规的返回值有一些细节需要注意。比如大的结构体（不能用一个寄存器大小保存的返回值）。在 x86-64，大的结构体使用隐藏的第一个参数返回。当你像这样调用：1. NSRectr=SomeFunc(a,b,c);这个调用会被翻译成这样：1. NSRectr;2. SomeFunc(&r,a,b,c);用于返回值的内存地址被传入到 %rdi 中。因为 objc_msgSend 期望 %rdi 和 %rsi 中包含 self 和 _cmd，当一个消息返回大的结构体时不会起作用的。同样的问题存在于多个不同平台上。runtime 提供了 objc_msgSend_stret 用于返回
14、结构体，工作原理和 objc_msgSend 类似，只是知道在 %rsi 中寻找 self 和在 %rdx 中寻找 _cmd。相似的问题发生在一些平台上发送消息（messages）返回浮点类型值。在这些平台上，runtime 提供了 objc_msgSend_fpret（在 x86-64，objc_msgSend_fpret2 用于特别极端的情况）。方法查找让我们继续实现 GetImplementation。上面的汇编蹦床意味着这些代码可以用 C 实现。记得吗，在真正的 runtime 中，这些代码都是直接用汇编写的，是为了尽可能的保证最快的速度。这样不仅可以更好的控制代码，也可以避免重复像上
15、面那样保存并恢复寄存器的代码。GetImplementation 可以简单的调用 class_getMethodImplementation 实现，混入 Objective-C runtime 的实现。这有点无聊。真正的 objc_msgSend 为了最大化速度首先会查找类的方法缓存。因为 GetImplementation 想模仿 objc_msgSend，所以它也会这么做。要是缓存中不包含给定的 selector 入口点（entry），它会继续查找 runtime（it fall back to querying the runtime）。我们现在需要的是一些结构体定义。方法缓存是类（class）结构体中的私有结构体，为了得到它我们需要定义自己的版本。尽管是私有的，这些结构体的定义还是可以通过苹果的 Objective-C runtime 开源实现获得（译注：http:/
