在上一篇iOS-底层原理 12：objc_msgSend流程分析之快速查找文章中，我们分析了快速查找流程，如果快速查不到，则需要进入慢速查找流程，以下是慢速查找的分析过程
objc_msgSend 慢速查找流程分析
慢速查找-汇编部分
在快速查找流程中，如果没有找到方法实现，无论是走到CheckMiss还是JumpMiss，最终都会走到__objc_msgSend_uncached汇编函数
- 在
objc-msg-arm64.s文件中查找__objc_msgSend_uncached的汇编实现，其中的核心是MethodTableLookup（即查询方法列表），其源码如下
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 search MethodTableLookup // 开始查询方法列表 TailCallFunctionPointer x17 END_ENTRY __objc_msgSend_uncached
- 搜索
MethodTableLookup的汇编实现，其中的核心是_lookUpImpOrForward，汇编源码实现如下
.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 //核心源码 // 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
验证
上述汇编的过程，可以通过汇编调试来验证
- 在
main中，例如[person sayHello]对象方法调用处加一个断点，并且开启汇编调试【Debug -- Debug worlflow -- 勾选Always show Disassembly】，运行程序
汇编中objc_msgSend加一个断点，执行断住，按住control + stepinto，进入objc_msgSend的汇编
在_objc_msgSend_uncached加一个断点，执行断住，按住control + stepinto，进入汇编
- 从上可以看出最后走到的就是
lookUpImpOrForward，此时并不是汇编实现
注：
1、
C/C++中调用汇编，去查找汇编时，C/C++调用的方法需要多加一个下划线2、
汇编中调用C/C++方法时，去查找C/C++方法，需要将汇编调用的方法去掉一个下划线
慢速查找-C/C++部分
- 根据汇编部分的提示，全局续搜索
lookUpImpOrForward，最后在objc-runtime-new.mm文件中找到了源码实现，这是一个c实现的函数
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; }
其整体的慢速查找流程如图所示
主要有以下几步：
- 【第一步】
cache缓存中进行查找，即快速查找，找到则直接返回imp，反之，则进入【第二步】
- 【第二步】判断
cls
- 是否是
已知类，如果不是，则报错 - 类是否
实现，如果没有，则需要先实现，确定其父类链，此时实例化的目的是为了确定父类链、ro、以及rw等，方法后续数据的读取以及查找的循环 - 是否
初始化，如果没有，则初始化
- 【第三步】
for循环，按照类继承链 或者 元类继承链的顺序查找
- 当前cls的
方法列表中使用二分查找算法查找方法，如果找到，则进入cache写入流程（在iOS-底层原理 11：objc_class 中 cache 原理分析文章中已经详述过），并返回imp，如果没有找到，则返回nil 当前cls被赋值为父类，如果父类等于nil，则imp = 消息转发，并终止递归，进入【第四步】- 如果
父类链中存在循环，则报错，终止循环 父类缓存中查找方法
- 如果
未找到，则直接返回nil，继续循环查找 - 如果
找到，则直接返回imp，执行cache写入流程
- 【第四步】
判断是否执行过动态方法解析
- ，如果
没有，执行动态方法解析 - 如果
执行过一次动态方法解析，则走到消息转发流程
以上就是方法的慢速查找流程，下面在分别详细解释二分查找原理 以及 父类缓存查找详细步骤
getMethodNoSuper_nolock方法：二分查找方法列表
查找方法列表的流程如下所示，
其二分查找核心的源码实现如下
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 = (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 右移1位即 count/2 = 4） probe = base + (count >> 1); uintptr_t probeValue = (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 == probeValue) { // -- while 平移 -- 排除分类重名方法 while (probe > first && keyValue == (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; }
算法原理简述为：从第一次查找开始，每次都取中间位置，与想查找的key的value值作比较，如果相等，则需要排除分类方法，然后将查询到的位置的方法实现返回，如果不相等，则需要继续二分查找，如果循环至count = 0还是没有找到，则直接返回nil，如下所示：
二分查找方法列表原理
以查找LGPerson类的say666实例方法为例，其二分查找过程如下
cache_getImp方法：父类缓存查找
cache_getImp方法是通过汇编_cache_getImp实现，传入的$0 是 GETIMP，如下所示
- 如果
父类缓存中找到了方法实现，则跳转至CacheHit即命中，则直接返回imp - 如果在
父类缓存中，没有找到方法实现，则跳转至CheckMiss或者JumpMiss，通过判断$0跳转至LGetImpMiss，直接返回nil
总结
- 对于
对象方法（即实例方法），即在类中查找，其慢速查找的父类链是：类--父类--根类--nil - 对于
类方法，即在元类中查找，其慢速查找的父类链是：元类--根元类--根类--nil - 如果
快速查找、慢速查找也没有找到方法实现，则尝试动态方法决议 - 如果
动态方法决议仍然没有找到，则进行消息转发
常见方法未实现报错源码
如果在快速查找、慢速查找、方法解析流程中，均没有找到实现，则使用消息转发，其流程如下
消息转发会实现
- 其中_objc_msgForward_impcache是汇编实现，会跳转至
__objc_msgForward，其核心是__objc_forward_handler
STATIC_ENTRY __objc_msgForward_impcache // No stret specialization. b __objc_msgForward END_ENTRY __objc_msgForward_impcache //👇 ENTRY __objc_msgForward adrp x17, __objc_forward_handler@PAGE ldr p17, [x17, __objc_forward_handler@PAGEOFF] TailCallFunctionPointer x17 END_ENTRY __objc_msgForward
- 汇编实现中查找
__objc_forward_handler，并没有找到，在源码中去掉一个下划线进行全局搜索_objc_forward_handler，有如下实现，本质是调用的objc_defaultForwardHandler方法
// Default forward handler halts the process. __attribute__((noreturn, cold)) void 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); } void *_objc_forward_handler = (void*)objc_defaultForwardHandler;
看着objc_defaultForwardHandler有没有很眼熟，这就是我们在日常开发中最常见的错误：没有实现函数，运行程序，崩溃时报的错误提示。
