对objc_msgSend的分析

来源:互联网 发布:中信出版社 知乎 编辑:程序博客网 时间:2024/05/17 21:53
对objc_msgSend的分析
  刚接触ios,每次调试程序,都能看到很多的objc_msgSend。看了函数说明,感觉有点类似windows的sendmessage,但还是理解不深刻。所以今天花了一下午的时间,分析了一下。
1、基础知识 
参考:http://my.oschina.net/amoyai/blog/92191
objc_msgSend方法含两个必要参数:receiver、方法名(即:selector),如:
    [receiver message]; 将被转换为:objc_msgSend(receiver, selector);
objc_msgSend方法也能hold住message的参数,如:
    objc_msgSend(receiver, selector, arg1, arg2, …);
 每个对象都有一个指向所属类的指针isa。通过该指针,对象可以找到它所属的类,也就找到了其全部父类,如下图所示:
















 
    当向一个对象发送消息时,objc_msgSend方法根据对象的isa指针找到对象的类,然后在类的调度表(dispatch table)中查找selector。如果无法找到selector,objc_msgSend通过指向父类的指针找到父类,并在父类的调度表(dispatch table)中查找selector,以此类推直到NSObject类。一旦查找到selector,objc_msgSend方法根据调度表的内存地址调用该实现。 通过这种方式,message与方法的真正实现在执行阶段才绑定。
为了保证消息发送与执行的效率,系统会将全部selector和使用过的方法的内存地址缓存起来。每个类都有一个独立的缓存,缓存包含有当前类自己的 selector以及继承自父类的selector。查找调度表(dispatch table)前,消息发送系统首先检查receiver对象的缓存。
注意红色字体,经过下面的分析,红色字体都是珠玑!
2、objc_msgSend
  这个函数在libobjc.A.dylib中,在下面的目录中可以找到(我用的ios7.1.1系统)。
 
将它拖入ida中分析:(注意红线勾的地方)
 

 
3、整理
  经过调试,我对前面的图进行了整理。
 
4、例证
  分别对先后调用的Hello函数下断点,通过查看内存和寄存器来验证前面的结论。
- (IBAction)onBtn:(id)sender {
    
    //BOOL isSet = ( [[NSUserDefaults standardUserDefaults] valueForKey:@"KeyForCurrentPatternToUnlock"]) ? YES : NO;
    
    //CMyClass *pTest = [[CMyClass alloc] init1];
    CMyClass *pTest = [CMyClass alloc];
    [pTest Hello:4]; //断点1--第一次调用Hello
    pTest->m_nCount = 10;
    pTest->m_nLen = 15;
    
    //[CMyClass testClassFun];
    [pTest Hello:4]; //断点2--第二次调用Hello
    [pTest World:"Test" Num:6];
}

进入objc_msgSend后查看内存和寄存器,如下图:
 
4.1断点1--第一次调用Hello
(lldb) si
(lldb) re r
General Purpose Registers:
r0 = 0x16d3d610
r1 = 0x000760ea  "Hello:"
r2 = 0x00000004
r3 = 0x3aec5621  libobjc.A.dylib`objc_msgSend + 1
r4 = 0x00000004
r5 = 0x3aec5621  libobjc.A.dylib`objc_msgSend + 1
r6 = 0x0007770c  "Hello:"
r7 = 0x27d93508
r8 = 0x0000000f
r9 = 0x00000000
r10 = 0x00077724  test_msgSend`CMyClass.m_nLen
r11 = 0x0000000a
r12 = 0x3d422234  (void *)0x3b4e33c8: _platform_memset$VARIANT$CortexA9
sp = 0x27d934a0
lr = 0x00075cab  test_msgSend`-[ViewController onBtn:] + 235 at ViewController.m:36
pc = 0x3aec5620  libobjc.A.dylib`objc_msgSend
cpsr = 0x20000030

(lldb) memory read -s4 -fx -c16 0x16d3d610  // receiver指针(R0)
0x16d3d610: 0x00077748 0x00000000 0x00000000 0x00000000  // isa指针
0x16d3d620: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
0x16d3d630: 0x00000000 0x16d2f3c0 0x00000000 0x00000000
0x16d3d640: 0x3b686010 0x01000480 0x00090003 0x00000001
(lldb) memory read -s4 -fx -c16 0x00077748  // isa指针
0x00077748: 0x00077734 0x3d3d1050 0x3aed02a8 0x00000000 // 函数结构体数组
0x00077758: 0x16d52a70 0x00077770 0x3bb0a1e4 0x17293c00
0x00077768: 0x004400ff 0x16e50fb0 0x3d3d1064 0x3bb0a1d0
0x00077778: 0x16e523f0 0x00060007 0x16e50e50 0x3d3d1064
(lldb) memory read -s4 -fx -c16 0x3aed02a8  // 第一次调用,还未缓存,所以为空
0x3aed02a8: 0x00000000 0xfffffffc 0x00000003 0x00000000
0x3aed02b8: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
0x3aed02c8: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
0x3aed02d8: 0x00000000 0x624f0000 0x7463656a 0x495f5f00

// 运行到_objc_msgSend里这一行
// __text:37D0963A                 TEQ.W           R12, R1 ; 与传入的函数名进行比较
// 此时在lldb中查看寄存器
(lldb) re read
General Purpose Registers:
r0 = 0x16d3d610
r1 = 0x000760ea  "Hello:"
r2 = 0x00000004
r3 = 0x3aec5621  libobjc.A.dylib`objc_msgSend + 1
r4 = 0x00000004
r5 = 0x3aec5621  libobjc.A.dylib`objc_msgSend + 1
r6 = 0x0007770c  "Hello:"
r7 = 0x27d93508
r8 = 0x0000000f
r9 = 0x3aed02a8  libobjc.A.dylib`_objc_empty_cache // 这里显示空缓存
r10 = 0x00077724  test_msgSend`CMyClass.m_nLen
r11 = 0x0000000a
r12 = 0x00000000
sp = 0x27d934a0
lr = 0x00075cab  test_msgSend`-[ViewController onBtn:] + 235 at ViewController.m:36
pc = 0x3aec563e  libobjc.A.dylib`objc_msgSend + 30
cpsr = 0x20000030
  从上面的可以看出,第一次调用,系统并未缓存。最后会进入函数__objc_msgSend_uncached,查找并缓存函数地址。
4.2、断点2--第二次调用Hello
(lldb) si
(lldb) re read
General Purpose Registers:
r0 = 0x16d3d610
r1 = 0x000760ea  "Hello:"
r2 = 0x00000004
r3 = 0x00077724  test_msgSend`CMyClass.m_nLen
r4 = 0x00000004
r5 = 0x3aec5621  libobjc.A.dylib`objc_msgSend + 1
r6 = 0x0007770c  "Hello:"
r7 = 0x27d93508
r8 = 0x0000000f
r9 = 0x0000000f
r10 = 0x00077724  test_msgSend`CMyClass.m_nLen
r11 = 0x0000000a
r12 = 0x0007770c  "Hello:"
sp = 0x27d934a0
lr = 0x00075cdb  test_msgSend`-[ViewController onBtn:] + 283 at ViewController.m:41
pc = 0x3aec5620  libobjc.A.dylib`objc_msgSend
cpsr = 0x60000030

(lldb) memory read -s4 -fx -c16 0x16d3d610 // receiver指针(R0)
0x16d3d610: 0x00077748 0x0000000f 0x0000000a 0x00000000 // isa指针
0x16d3d620: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
0x16d3d630: 0x00000000 0x16d2f3c0 0x00000000 0x00000000
0x16d3d640: 0x3b686010 0x01000480 0x00090003 0x00000001
(lldb) memory read -s4 -fx -c16 0x00077748 // isa指针
0x00077748: 0x00077734 0x3d3d1050 0x16e47b20 0x00010003  // 函数结构体数组
0x00077758: 0x16d52a70 0x00077770 0x3bb0a1e4 0x17293c00
0x00077768: 0x004400ff 0x16e50fb0 0x3d3d1064 0x3bb0a1d0
0x00077778: 0x16e523f0 0x00060007 0x16e50e50 0x3d3d1064
(lldb) memory read -s4 -fx -c16 0x16e47b20  // 函数结构体数组
0x16e47b20: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
0x16e47b30: 0x000760ea 0x00075aed 0x00000000 0x00000000 // 有数据了。这里我有点迷糊,因为有时
0x16e47b40: 0x00000001 0x16e47b18 0x00000000 0x00000000 // 候数据是在地址0x16e47b28,很奇怪!
0x16e47b50: 0x00000028 0x30814000 0x031bc000 0x00000000

(lldb) memory read 0x000760ea  // 显示函数名字
0x000760ea: 48 65 6c 6c 6f 3a 00 57 6f 72 6c 64 3a 4e 75 6d  Hello:.World:Num
0x000760fa: 3a 00 6d 5f 6e 4c 65 6e 00 6d 5f 6e 43 6f 75 6e  :.m_nLen.m_nCoun
(lldb) di -s 0x00075aed  // 显示函数地址
test_msgSend`-[CMyClass Hello:] + 1 at CMyClass.m:25:
0x75aed:  ldr    r5, [r6, #0x78]
0x75aef:  strh   r6, [r0, #0x1a]
  第二次调用,系统有缓存。就不会进入函数__objc_msgSend_uncached,而是直接取出函数地址并调用。
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