譯者前言

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總是看到有人說(shuō)用匯編實(shí)現(xiàn)objc_msgSend是為了速度快，當(dāng)然這個(gè)不可否認(rèn)。但是難道沒(méi)有別的原因？于是就看到了這篇文章，遂翻譯之！=。=

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我自己的理解就是，用匯編實(shí)現(xiàn)，是為了應(yīng)對(duì)不同的“Calling convention”，把函數(shù)調(diào)用前的棧和寄存器的參數(shù)、狀態(tài)設(shè)置，交給編譯器去處理。

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先看看原文吧。

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原作者: Ari Grant

原文鏈接: Why objc_msgSend Must be Written in Assembly

http://arigrant.com/blog/2014/2/12/why-objcmsgsend-must-be-written-in-assembly

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開(kāi)始

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對(duì)于Objective-C來(lái)說(shuō)，調(diào)用一個(gè)對(duì)象實(shí)例的方法，也叫作向這個(gè)對(duì)象實(shí)例“發(fā)送消息”，而每條“消息”，在編譯階段都會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐淮螌?duì)objc_msgSend函數(shù)的調(diào)用，調(diào)用的參數(shù)不僅有原本消息的所有參數(shù)，還有消息的接收者receiver和對(duì)應(yīng)的方法selector。舉個(gè)例子，下面的語(yǔ)句：

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[receiver message:foo beforeDate:bar];

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將會(huì)被編譯成：

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objc_msgSend(receiver, @selector(message:beforeDate:), foo, bar);

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對(duì)于objc_msgSend函數(shù)的實(shí)現(xiàn)原理，前人已經(jīng)做了大量的探索。所以，本文將會(huì)把重點(diǎn)放在objc_msgSend的一個(gè)之前沒(méi)有太受到關(guān)注的點(diǎn)上，那就是：

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objc_msgSend是不可能用Objective-C、C或者C++實(shí)現(xiàn)的。

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THE RETURN TYPE – 返回類(lèi)型

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先看看如下兩行代碼：

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NSUInteger n = [array count];

id obj = [array objectAtIndex:6];

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直觀上看，將會(huì)被編譯成

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NSUInteger n = objc_msgSend(array,??@selector(count));

id obj = objc_msgSend(array, @selector(objectAtIndex:), 6);

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但是實(shí)際上這是不可能的，因?yàn)闆](méi)有函數(shù)可以同時(shí)滿足這兩個(gè)調(diào)用。而且它的返回值也不能同時(shí)是NSUInteger和id。

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而且，上面的代碼也是無(wú)法編譯通過(guò)的。那么，加上類(lèi)型轉(zhuǎn)換怎么樣？

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NSUInteger n = (NSUInteger (*)(id, SEL))objc_msgSend(array,??@selector(count));

id obj = (id (*)(id, SEL, NSUInteger))objc_msgSend(array, @selector(objectAtIndex:), 6);

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這下可以編譯通過(guò)了，雖然看起來(lái)不直觀。。。

objc_msgSend是一個(gè)Public的函數(shù)，在里聲明，如果你想直接調(diào)用它，就必須按照上面的格式加上強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換，要不然是無(wú)法編譯通過(guò)的。但是objc_msgSend到底是如何實(shí)現(xiàn)，來(lái)支持各種返回類(lèi)型的？本文后面會(huì)講到。

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THE IMP – 方法對(duì)應(yīng)的函數(shù)指針

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objc_msgSend函數(shù)的本質(zhì)很簡(jiǎn)單，傳入一個(gè)接受者對(duì)象實(shí)例receiver和方法名selector，它就會(huì)按照以下步驟執(zhí)行：（譯者注：只是最粗略的步驟=。=）

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• 獲取receiver得類(lèi)Class

• 在Class的方法列表method table里面查找對(duì)應(yīng)selector的方法實(shí)現(xiàn)

• 找到的話就調(diào)用，返回

• 找不到就在其父類(lèi)中找，重復(fù)前面的步驟（直到?jīng)]有父類(lèi)為止）

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整個(gè)流程很簡(jiǎn)單，沿著繼承鏈，向上找到方法selector對(duì)應(yīng)的函數(shù)指針即可，也就是IMP。同時(shí)，在每層Class中都有緩存，加快后續(xù)的方法查找。但是，這也只是objc_msgSend的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，所以，接著往下看。

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THE ARG TYPES AND COUNT – 參數(shù)類(lèi)型和數(shù)量

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簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，當(dāng)objc_msgSend找到對(duì)應(yīng)的函數(shù)指針后，只要用傳入的參數(shù)調(diào)用這個(gè)函數(shù)即可。剩下來(lái)的就是找到一種方法，可以調(diào)用任意參數(shù)類(lèi)型、數(shù)量的任意函數(shù)。

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參數(shù)的數(shù)量很容易計(jì)算。然后我們可以把所有的參數(shù)都放入varargs，然后調(diào)用函數(shù)時(shí)傳入即可。但是這樣的話，每個(gè)Objective-C的方法都必須在其prologue（譯者注：函數(shù)執(zhí)行具體的“任務(wù)”前，所做的準(zhǔn)備環(huán)節(jié)）里面把所有的參數(shù)從varargs里面提取出來(lái)。

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這種把參數(shù)打包到varargs里面然后又取出來(lái)的辦法顯然是非常糟糕的，同時(shí)也是不必要的。

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在C語(yǔ)言中，調(diào)用一個(gè)函數(shù)會(huì)被編譯成對(duì)應(yīng)的匯編語(yǔ)言指令，首先是設(shè)置參數(shù)（把參數(shù)放到寄存器、棧上），然后用如jump或者call的指令，跳到具體的函數(shù)代碼地址處。如果我們想支持任意類(lèi)型的函數(shù)類(lèi)型，我們就必須寫(xiě)一個(gè)switch語(yǔ)句，把所有的參數(shù)組合情況都包含起來(lái)，這樣才能正確的為任何形式的函數(shù)設(shè)置參數(shù)（譯者注：即按照某種“規(guī)范”、“約定”，把參數(shù)依次存放到“約定”的寄存器、棧上），這顯然是沒(méi)有擴(kuò)展性的，更是不可能的。

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UNWINDING THE CALL – 拆解調(diào)用

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objc_msgSend的解決辦法，主要依據(jù)的是：當(dāng)objc_msgSend被調(diào)用時(shí)，所有的參數(shù)已經(jīng)被設(shè)置好了。

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換一種方式來(lái)說(shuō)，就是：在objc_msgSend開(kāi)始執(zhí)行時(shí)，棧幀（stack frame）的狀態(tài)、數(shù)據(jù)，和各個(gè)寄存器的組合形式、數(shù)據(jù)，跟調(diào)用具體的函數(shù)指針（IMP）時(shí)所需的狀態(tài)、數(shù)據(jù)，是完全一致的！

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如下這行代碼：

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id obj = objc_msgSend(array, @selector(objectAtIndex:), 6);

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在調(diào)用objc_msgSend時(shí)，需要設(shè)置三個(gè)參數(shù)，分別是被調(diào)用方receiver、方法名selector和最后一個(gè)整型參數(shù)6。這和具體的方法函數(shù)IMP的參數(shù)順序、類(lèi)型是完全一致的，也就是說(shuō)，調(diào)用objc_msgSend前，設(shè)置的棧、寄存器的狀態(tài)、數(shù)據(jù)正是調(diào)用具體的方法函數(shù)時(shí)需要的狀態(tài)！

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所以，當(dāng)objc_msgSend找到要調(diào)用的函數(shù)實(shí)現(xiàn)IMP后，只需要把所有的對(duì)棧、寄存器的操作“倒”回到objc_msgSend執(zhí)行開(kāi)始的狀態(tài)（類(lèi)似于函數(shù)執(zhí)行完成return返回前，做的“收尾處理”工作一樣，即epilogue），直接jump/call到IMP函數(shù)指針對(duì)應(yīng)的地址，執(zhí)行指令即可，因?yàn)樗械膮?shù)已經(jīng)被設(shè)置好了。

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同時(shí)，當(dāng)selector對(duì)應(yīng)的IMP執(zhí)行完成后，返回值也被正確的設(shè)置好了（在x86平臺(tái)上，返回值被設(shè)置到了指定的寄存器eax/rax里，在arm上，則是r0寄存器），所以，我們也不必?fù)?dān)心前文提到的不同類(lèi)型的返回值問(wèn)題了。

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WRAP UP – 總結(jié)

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把上面提到的所有解釋綜合起來(lái)，就是：在C語(yǔ)言里面調(diào)用函數(shù)，必須在編譯時(shí)就知道調(diào)用的“狀態(tài)”；而這些“狀態(tài)”在運(yùn)行時(shí)是無(wú)法得出或正確處理的，所以必須往底層走，用匯編處理。（譯者注：這里不知道咋翻譯好=。=，原文是：calling a function in C requires the signature to be known for each call-site at compile-time；doing so at run-time is not possible and so one must drop down into assembly and party there instead.）

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UPDATE – 后續(xù)

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有人指出objc_msgSend有可能是用GCC的擴(kuò)展方法__builtin_apply_args，__builtin_apply，和__builtin_return實(shí)現(xiàn)的。這也正指出了一個(gè)事實(shí)，就是這些builtins方法是非常有必要的，因?yàn)閱慰空Z(yǔ)言本身無(wú)法實(shí)現(xiàn)這些功能。實(shí)現(xiàn)objc_msgSend所需要的技巧，也正是實(shí)現(xiàn)這些builtins方法所需要的技巧。本文的目的并不是非要將什么是真正的C、什么不是真正的C分個(gè)清楚，只是為了指出objc_msgSend特殊罷了。

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譯者總結(jié)

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開(kāi)頭也說(shuō)了，我的理解是：用匯編實(shí)現(xiàn)，是為了應(yīng)對(duì)不同的“Calling convention”，把函數(shù)調(diào)用前的棧和寄存器的參數(shù)、狀態(tài)設(shè)置，交給編譯器去處理。

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嗯，以后不要再說(shuō)用匯編實(shí)現(xiàn)只是為了快了=。=

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/fengmin/p/5619115.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的为什么objc_msgSend必须用汇编实现的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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