IOS －执行时 （消息传递 ）

一 函数调用概述

     Objective-C不支持多重继承（同Java和Smalltalk），而C++语言支持多重继承。

Objective-C是动态绑定，它的类库比C++要easy操做。

Objective-C在执行时可以赞成依据字符串名字来訪问方法和类。还可以动态链接和加入类。 C++ 跟从面向对象编程里的Simula 67(一种早期OO语言）学派，而Objecive-C属于Smalltalk学派。Simula 67学派更安全。因为大部分错误可以在编译时查出。 在C++里，对象的静态类型决定你可否够发送消息给它，而对Objective-C来讲。由动态类型来决定。

     Objective-C比C++ 更强调类型的动态性，尽管牺牲了一些运行性能。但由于模型清晰，而牺牲的这些性能可以在今天由更先进的编译技术来弥补。

二 消息的产生

 在Objective-c中消息一直到执行时才干绑定到相应的函数:

  [reveiver message];

 编译器在处理时会将上面的表达式处理称如下这样的形式：

   objc_msgSend(receiver,selector);

     假设方法有多个參数的时候会处理成如下这样的形式：

     objc_msgSend(receiver,selector,arg1,arg2。…….); 

     现在咱们知道了在Objective-c中函数调用都会被编译器进行预处理，调用obj_msgSend函数进行消息的发送。
这里需要弄明确的selector是什么东东？receiver是怎么样来调用指定的函数的，它在背后是如何实现的？如下将逐一解释。  

三 类对象中与消息有关的结构

首先看一下与消息传递有关的几个数据结构和数据类型。

 1. struct objc_method_list **methodLists

 在上一节中知道在类对象objc_class中有一个结构体 struct objc_method_list **methodLists ，它事实上是方法的映射表。
 

  如下是objc_method_list的结构

 struct objc_method_list {
    struct objc_method_list *obsolete                        
    int method_count                                         
    struct objc_method method_list[1]                       
 }

在objc_method_list中包括一个objc_method结构体

如下是objc_method的结构体

struct objc_method {   
       SEL  method_name 
char *method_types 
       IMP method_imp 
}  

   objc_method用来表明一个方法。其包括一个方法 SEL – 表示该方法的名称，一个types – 表示该方法的參数，一个 IMP - 指向该方法的详细实现的函数指针。

 对于每个參数如下将详细说明。

     

      函数映射表的大体状况例如如下图所看到的

  2.SEL (An opaque type that represents a method selector)

     被定义为 typedef struct objc_selector *SEL 

  文档中并无透露objc_selector是什么东西，但提供了@selector指令来生成：

      Objective-C 在编译的时候,会依据方法的名字,生成 一个用来区分这种方法惟一的 ID ,这个 ID 就是  SEL 类型的。

（A selector is the name used to select a method to execute for an object, or the unique identifier that replaces the name when the source code is compiled. A selector by itself doesn’t do anything. It simply identifies a method. The only thing that makes the selector method name different from a plain string is that the compiler makes sure that selectors are unique. ）仅仅要方法的名字(包含參数序列)一样,那么它们的 ID都是一样的。

就是 说,不管是超类仍是子类,不管是有没有超类和子类的关系,仅仅要名字一样那么ID就是同样的。

           说的通俗点。SEL就是一个函数标识，该标识是编译器依据其函数声明原型生成的。那假设两个不一样的类假设有一样的函数声明的话会生产一样的ID（Objective-c 是不支持在类内函数重载的），那如何进行区分呢？请继续往下看。

  3.IMP ( A pointer to the function of a method implementation)

       被定义为typedef id (*IMP)(id, SEL, ...)   

     IMP是一个函数指针，它指向的函数第一个參数实例变量的地址，即接受消息的对象的地址(receiver)，第二个參数是SEL要调用的方法、第三个蚕食是函数參数，它是一个不定參数。函数的返回值为id类型。

     IMP 是消息终于调用的运行代码，该是方法是真正的实现代码 。咱们可以像在Ｃ语言里面同样使用这个函数指针。

     - (void) viewDidLoad
     {
         [super viewDidLoad];
         //声明一个函数指针
         void (*MyPrint)(id,SEL,NSString*);  
         MyPrint = ( void (*)(id,SEL,NSString*) )[self methodForSelector:@selector(Print:)];    
         MyPrint(self,@selector(Print:),@"Hello World");
     }
     
     - (void) Print:(NSString*) str
     {
         NSLog(@"%@",str);     
     }

    - (IMP)methodForSelector:(SEL)aSelector 函数的做用是经过SEL生成的ID来查找和定位函数的实现地址。

    MyPrint(self,@selector(Print:),@"Hello World” ); 调用MyPrint函数指针所指向的函数。參数分别为receiver,SEL和要传递给函数的參数。

      

   经过上面的样例，咱们明确了经过函数的第一个參数receiver可以区分不一样类的函数声明一样的函数。

四 Objective-c消息传递

经过上面的一层层剖析和前一节有关类对象的解说，可能你大概明确了Objective-c中消息的传递方式了。

  首先，编译器依据函数声明生成一个惟一函数ID，每个实例变量的第一个成员是isa，它指向类对象，在类对象中保存有该类所拥有的方法列表，经过生成的的函数ID可以找到其相应的函数地址，从而调用函数。
假设在当前类对象的函数映射表中没有找到函数的话，就继续搜索其父类中（每个类对象的super_class 存储了父类的类对象地址）,假设到达其根类仍是没找到的话，会报执行时错误。 其步骤例如如下图所看到的： 

    消息的成功传递依赖于两个重要的要素,经过实例中的 isa指针找到实例所属的类对象，而后经过类对象中的消息映射表找到所要调用的函数。

    首先经过传递的selector參数找到消息映射表中的函数。而后调用函数,将实例的地址和參数传递给调用的这 个函数。
最后返回返回值。  

    类类型的存在使objective-c拥有了执行时识别,动态建立,序列化等机制。

     3.消息接收者对象(指向消息接收者对象的指针)以及方法中指定的參数传递给方法实现 IMP。

     4.最后。将方法实现的返回值做为该函数的返回值返回。

 注：编译器会本身主动插入调用消息函数objc_msgSend。咱们无须在代码中显示调用该消息函数。

五 消息传递小结

   到这里，咱们已经大体明确了Objective-c 中消息的传递的整个过程。
事实上假设你熟悉MFC的话，你会发现Objective-c的执行时和MFC的RTTI挺像的。 

 下图是MFC的执行时机制，CRuntimeClass至关于Objectiv-c的object_clas类对象，在CRuntimeClass中有指向基类函数的指针。与MFC不一样的是object_class没有相似与m_pNext_ClassMFC成员。

 1.编译器会将消息转换为对消息函数 objc_msgSend的调用，该函数有两个基本的參数：消息接收者 receiver 和消息相应的方法ID，即SEL, 同一时候接收消息不定參数列表。

    2.objc_masSend 经过 receiver中的isa找到类对象，从而找到 SEL 相应的方法实现 IMP。注：因为不一样的类对同一方法可能会有不一样的实现，因此找到的方法实现依赖于消息接收者(receiver)。

如下再作一下具体消息传递过程：

                           

                           

 正因为有像CRuntimeClass和object_class这些类类型的存在才使得它们拥有了执行识别。动态建立。序列化等机制。
 

      下一节将对消息传递作进一步的深层次探究。