播面

Objective-C 是一门动态语言，其核心机制就是消息发送 (Messaging)。在 C 语言中，函数调用在编译期就决定了跳转地址；而在 Objective-C 中，[obj foo] 并不会立即执行 foo 方法的代码，而是向 obj 发送了一条名为 foo 的消息。

这个过程的核心函数就是 objc_msgSend。整个流程大致可以分为三大阶段：

1. 消息发送阶段 (Messaging / Lookup)：查找方法的实现 (IMP)。
2. 动态方法决议阶段 (Dynamic Method Resolution)：如果找不到，给个机会动态添加方法。
3. 消息转发阶段 (Message Forwarding)：如果还没添加，将消息转发给其他对象处理。

0. 编译阶段

编译器会将你的代码转换成 C 语言函数调用：

// 源代码
[receiver message:arg];

// 编译器转换后
objc_msgSend(receiver, @selector(message:), arg);

objc_msgSend 的原型为：
id objc_msgSend(id self, SEL op, ...)

1. 消息发送阶段 (Messaging)

这是最频繁发生的阶段，为了性能，苹果在 Runtime 中使用了大量的汇编代码来优化这一步。

1.1 判断 receiver 是否为 nil

• 如果 receiver 是 nil，objc_msgSend 会直接返回（根据返回值类型返回 0、nil 或 void），不会进行后续查找。这就是为什么给 nil 发送消息不会崩溃的原因。

1.2 查找 Cache (快速路径 - Fast Path)

• Runtime 会根据 receiver 的 isa 指针找到它所属的 Class。
• 每个 Class 都有一个 方法缓存 (cache_t)，用于存储最近调用过的方法。
• 系统使用 SEL (方法编号) 通过哈希算法计算出在缓存 Hash Table 中的索引。
• 命中：如果能在缓存中找到对应的 Bucket (包含 key 和 IMP)，则直接跳转到 IMP 执行。这是最快的情况。
• 未命中：如果缓存中没有，则进入慢速查找路径。

1.3 查找方法列表 (慢速路径 - Slow Path)

• 这一步通常进入 C++ 函数 lookUpImpOrForward。
• 当前类查找：在当前 Class 的 method_list (方法列表) 中查找。
  • 如果是已排序列表，使用二分查找。
  • 如果是未排序列表，使用线性遍历。
  • 如果找到：填充到 Cache 中，并跳转执行 IMP。
• 父类查找：如果当前类没找到，则通过 superclass 指针找到父类。
  • 先查父类的 Cache。
  • 再查父类的 method_list。
  • 如果找到：填充到 Receiver 的 Class 的 Cache 中（注意不是父类的 Cache），并执行。
• 循环向上：一直重复上述步骤，直到根类 (NSObject)。
• 仍未找到：如果 NSObject 中也找不到，进入动态方法决议阶段。

2. 动态方法决议阶段 (Dynamic Method Resolution)

如果方法查找失败，Runtime 会给类一个机会，在运行时动态添加方法实现。

• 实例方法：调用 + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
• 类方法：调用 + (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel

操作流程：

1. 开发者重写上述方法。
2. 利用 class_addMethod 动态添加方法的实现 (IMP)。
3. 返回 YES (实际上 Runtime 只要看你有没有添加方法，返回值在现代 Runtime 中不是决定性因素，但规范通常返回 YES)。
4. 系统会重新触发一次消息发送流程 (回到第 1 阶段)。如果这次找到了（因为你刚才添加了），就正常执行；如果还没找到，进入下一阶段。

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    if (sel == @selector(foo)) {
        class_addMethod(self, sel, (IMP)fooMethod, "v@:");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

3. 消息转发阶段 (Message Forwarding)

如果动态决议没有解决问题（或者开发者没处理），系统会进入消息转发机制。这分为两步：快速转发和标准转发。

3.1 快速转发 (Fast Forwarding)

• 调用方法：- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
• 目的：找一个“替身”对象来接收这个消息。
• 逻辑：如果返回一个非 nil 且非 self 的对象，Runtime 会将消息重新发送给这个返回的对象。
• 特点：效率高，因为不需要创建 NSInvocation 对象。

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    if (aSelector == @selector(foo)) {
        return otherObject; // 让 otherObject 去处理 foo
    }
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}

3.2 标准转发 (Normal Forwarding)

如果快速转发返回 nil，则进入最后且开销最大的完整转发过程。

1. 方法签名：调用 - (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector。

   • 你需要返回一个方法签名对象，描述方法的返回值和参数类型。
   • 如果返回 nil，则直接崩溃，抛出 unrecognized selector sent to instance。

2. 消息调用：如果签名不为空，Runtime 会创建一个 NSInvocation 对象（封装了 target, selector, arguments），然后调用 - (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation。

   • 在这里，你可以随心所欲地处理消息：修改目标、修改参数、甚至什么都不做（吞掉消息）。

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
    if (aSelector == @selector(foo)) {
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
    }
    return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    // 可以指定其他对象处理
    [anInvocation invokeWithTarget:someOtherObject];
}

4. 最终结果：崩溃

如果 forwardInvocation: 也没有处理（或者 methodSignatureForSelector: 返回 nil），最终会调用 doesNotRecognizeSelector:，抛出经典的异常：

unrecognized selector sent to instance 0x...

总结图解

[obj foo]
   |
   V
1. 判断 obj 是否为 nil? -> YES -> return (0/nil)
   | NO
   V
2. 查找 obj->isa (Class) 的 Cache? -> YES -> 执行 IMP
   | NO
   V
3. 查找 Class 的 method_list? -> YES -> 填充 Cache -> 执行 IMP
   | NO
   V
4. 递归查找 SuperClass (Cache & List)? -> YES -> 填充 Cache -> 执行 IMP
   | NO (直到 NSObject 也没找到)
   V
5. 动态方法决议 (+resolveInstanceMethod:)? -> 添加了方法 -> 重新开始查找
   | NO
   V
6. 快速转发 (-forwardingTargetForSelector:)? -> 返回新对象 -> objc_msgSend(新对象, foo)
   | NO (返回 nil)
   V
7. 方法签名 (-methodSignatureForSelector:)? -> 返回 nil -> Crash
   | YES (返回签名)
   V
8. 标准转发 (-forwardInvocation:)? -> 开发者手动处理
   | 不处理
   V
9. Crash (doesNotRecognizeSelector:)