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消息机制

问题​

OC 中方法调用的本质是什么？objc_msgSend 的查找过程和消息转发的三个阶段是什么？

答案​

方法调用 = 消息发送​

// OC 代码
[person sayHello];

// 编译后
objc_msgSend(person, @selector(sayHello));

// 带参数
[person sayHelloTo:@"Alice"];
// 编译为
objc_msgSend(person, @selector(sayHelloTo:), @"Alice");

消息查找流程​

缓存查找（cache_t）：

  • 使用哈希表（散列表）存储最近调用过的方法
  • SEL → IMP 映射，查找速度极快（O(1)）
  • 缓存未命中才遍历方法列表

消息转发三阶段​

当方法查找失败后，进入消息转发流程（而非直接崩溃）：

阶段一：动态方法解析（Dynamic Resolution）​

// 动态添加方法实现
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    if (sel == @selector(eat)) {
        // 动态添加 eat 方法
        class_addMethod(self, sel,
                        (IMP)dynamicEat,
                        "v@:");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

void dynamicEat(id self, SEL _cmd) {
    NSLog(@"动态添加的 eat 方法");
}

阶段二：快速转发（Fast Forwarding）​

// 将消息转发给另一个对象处理
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    if (aSelector == @selector(drive)) {
        // 让 driver 对象处理 drive 消息
        return self.driver;
    }
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}

阶段三：完整转发（Normal Forwarding）​

// 1. 提供方法签名
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
    if (aSelector == @selector(fly)) {
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
    }
    return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}

// 2. 处理 Invocation（可以修改参数、目标、甚至不执行）
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    SEL sel = anInvocation.selector;
    if ([self.bird respondsToSelector:sel]) {
        [anInvocation invokeWithTarget:self.bird];
    } else {
        [super forwardInvocation:anInvocation];
    }
}

三个阶段的对比​

阶段方法特点使用场景
动态解析resolveInstanceMethod:最快，动态添加方法@dynamic 属性、CoreData
快速转发forwardingTargetForSelector:较快，整个消息转给另一个对象代理模式、组合模式
完整转发forwardInvocation:最灵活，可修改参数和多目标转发多继承模拟、日志拦截

实际应用：Crash 防护​

@implementation NSObject (CrashGuard)

- (NSMethodSignature *)guard_methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
    NSMethodSignature *sig = [self guard_methodSignatureForSelector:aSelector];
    if (!sig) {
        // 返回一个空签名，避免崩溃
        sig = [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
    }
    return sig;
}

- (void)guard_forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    // 记录日志但不崩溃
    NSLog(@"⚠️ Unrecognized selector: -[%@ %@]",
          NSStringFromClass([self class]),
          NSStringFromSelector(anInvocation.selector));
}

@end

常见面试问题​

Q1: 为什么 OC 叫"消息发送"而不是"方法调用"？​

答案：

C/C++ 的方法调用在编译时就确定了函数地址（静态绑定），而 OC 的方法调用在运行时通过 objc_msgSend 动态查找。消息可以被转发、拦截、甚至不被处理，这是消息发送与方法调用的本质区别。一个对象可以接收它没有实现的消息（通过消息转发）。

Q2: objc_msgSend 为什么用汇编实现？​

答案：

  1. 性能：作为所有方法调用的入口，必须极致快。汇编可以跳过 C 函数调用的栈帧建立开销
  2. 参数透传：需要将任意类型、任意数量的参数透传给实际方法实现（IMP），C 无法做到
  3. 尾调用优化：可直接 jump 到 IMP，复用调用者的栈帧

Q3: [self class] 和 [super class] 返回什么？​

答案：

@interface Son : Father
@end

@implementation Son
- (void)test {
    NSLog(@"%@", [self class]);   // Son
    NSLog(@"%@", [super class]);  // Son（不是 Father！）
}
@end

[super class] 并不是发送消息给父类对象，而是从父类的方法列表开始查找 class 方法。最终调用的是 NSObject 的 class 方法，返回的是消息接收者 self 的类——即 Son。

Q4: 能否向编译后的类中增加实例变量？向运行时创建的类呢？​

答案：

  • 已编译的类：❌ 不能添加实例变量。因为 class_ro_t（包含 ivars）在编译时确定，后续修改会破坏内存布局
  • Runtime 创建的类（注册前）：✅ 可以用 class_addIvar 添加实例变量，但必须在 objc_registerClassPair 之前

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