Objc_MsgSend消息快速查找之Cache查找

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上一篇文章分析了 objc_msgSend 的汇编实现，这边文章继续分析 objc_msgSend 中缓存的查找逻辑以及汇编代码是如何进入 c/c++ 代码的。

1. CacheLookup 查找缓存

1.1 CacheLookup源码分析

 
 
 
 
  
  
  
  //NORMAL, _objc_msgSend, __objc_msgSend_uncached
  
  
  
  .macro CacheLookup Mode, Function, MissLabelDynamic, MissLabelConstant
  
  
  
      //   requirements:
  
  
  
      //   //缓存不存在返回NULL，x0设置为0
  
  
  
      //   GETIMP:
  
  
  
      //     The cache-miss is just returning NULL (setting x0 to 0)
  
  
  
      //   参数说明
  
  
  
      //   NORMAL and LOOKUP:
  
  
  
      //   - x0 contains the receiver
  
  
  
      //   - x1 contains the selector
  
  
  
      //   - x16 contains the isa
  
  
  
      //   - other registers are set as per calling conventions
  
  
  
      //
  
  
  
  //调用过来的p16存储的是cls，将cls存储在x15.
  
  
  
      mov x15, x16            // stash the original isa
  
  
  
  //_objc_msgSend
  
  
  
  LLookupStart\Function:
  
  
  
      // p1 = SEL, p16 = isa
  
  
  
  //arm64 64 OSX/SIMULATOR
  
  
  
  #if CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_HIGH_16_BIG_ADDRS
  
  
  
      //isa->cache，首地址也就是_bucketsAndMaybeMask
  
  
  
      ldr p10, [x16, #CACHE]              // p10 = mask|buckets
  
  
  
      //lsr逻辑右移 p11 = _bucketsAndMaybeMask >> 48 也就是 mask
  
  
  
      lsr p11, p10, #48           // p11 = mask
  
  
  
      //p10 = _bucketsAndMaybeMask & 0xffffffffffff = buckets（保留后48位）
  
  
  
      and p10, p10, #0xffffffffffff   // p10 = buckets
  
  
  
      //x12 = cmd & mask   w1为第二个参数cmd（self，cmd...），w11也就是p11 也就是执行cache_hash。这里没有>>7位的操作
  
  
  
      and w12, w1, w11            // x12 = _cmd & mask
  
  
  
  //arm64 64 真机这里p11计算后是_bucketsAndMaybeMask
  
  
  
  #elif CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_HIGH_16
  
  
  
      ldr p11, [x16, #CACHE]          // p11 = mask|buckets
  
  
  
  //arm64 + iOS + !模拟器 + 非mac应用
  
  
  
  #if CONFIG_USE_PREOPT_CACHES
  
  
  
  //iphone 12以后指针验证
  
  
  
  #if __has_feature(ptrauth_calls)
  
  
  
      //tbnz 测试位不为0则跳转。与tbz对应。p11 第0位不为0则跳转 LLookupPreopt\Function。
  
  
  
      tbnz    p11, #0, LLookupPreopt\Function
  
  
  
      //p10 = _bucketsAndMaybeMask & 0x0000ffffffffffff = buckets
  
  
  
      and p10, p11, #0x0000ffffffffffff   // p10 = buckets
  
  
  
  #else
  
  
  
      //p10 = _bucketsAndMaybeMask & 0x0000fffffffffffe = buckets
  
  
  
      and p10, p11, #0x0000fffffffffffe   // p10 = buckets
  
  
  
      //p11 第0位不为0则跳转 LLookupPreopt\Function。
  
  
  
      tbnz    p11, #0, LLookupPreopt\Function
  
  
  
  #endif
  
  
  
      //eor 逻辑异或(^) 格式为：EOR{S}{cond} Rd, Rn, Operand2
  
  
  
      //p12 = selector ^ (selector >> 7) select 右移7位&自己给到p12
  
  
  
      eor p12, p1, p1, LSR #7
  
  
  
      //p12 = p12 & (_bucketsAndMaybeMask >> 48) = index & mask值 = buckets中的下标
  
  
  
      and p12, p12, p11, LSR #48      // x12 = (_cmd ^ (_cmd >> 7)) & mask
  
  
  
  #else
  
  
  
      //p10 = _bucketsAndMaybeMask & 0x0000ffffffffffff = buckets
  
  
  
      and p10, p11, #0x0000ffffffffffff   // p10 = buckets
  
  
  
      //p12 = selector & (_bucketsAndMaybeMask >>48) = sel & mask = buckets中的下标
  
  
  
      and p12, p1, p11, LSR #48       // x12 = _cmd & mask
  
  
  
  #endif // CONFIG_USE_PREOPT_CACHES
  
  
  
  //arm64 32
  
  
  
  #elif CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_LOW_4
  
  
  
      //后4位为mask前置0的个数的case
  
  
  
      ldr p11, [x16, #CACHE]              // p11 = mask|buckets
  
  
  
      and p10, p11, #~0xf         // p10 = buckets 相当于后4位置为0，取前32位
  
  
  
      and p11, p11, #0xf          // p11 = maskShift 取的是后4位，为mask前置位的0的个数
  
  
  
      mov p12, #0xffff
  
  
  
      lsr p11, p12, p11           // p11 = mask = 0xffff >> p11
  
  
  
      and p12, p1, p11            // x12 = _cmd & mask
  
  
  
  #else
  
  
  
  #error Unsupported cache mask storage for ARM64.
  
  
  
  #endif
  
  
  
      //通过上面的计算 p10 = buckets，p11 = mask（arm64真机是_bucketsAndMaybeMask）， p12 = index
  
  
  
      // p13（bucket_t） = buckets + 下标 << 4   PTRSHIFT arm64 为3.  <<4 位为16字节 buckets + 下标 *16 = buckets + index *16 也就是直接平移到了第几个元素的地址。
  
  
  
      add p13, p10, p12, LSL #(1+PTRSHIFT)
  
  
  
                          // p13 = buckets + ((_cmd & mask) << (1+PTRSHIFT))
  
  
  
      //这里就直接遍历查找了，因为arm64下cache_next相当于遍历（这里只扫描了前面）
  
  
  
                          // do {
  
  
  
      //p17 = imp, p9 = sel
  
  
  
  1:  ldp p17, p9, [x13], #-BUCKET_SIZE   //     {imp, sel} = *bucket--
  
  
  
      //sel - _cmd != 0 则跳转 3:，也就意味着没有找到就跳转到__objc_msgSend_uncached
  
  
  
      cmp p9, p1              //     if (sel != _cmd) {
  
  
  
      b.ne    3f              //         scan more
  
  
  
                          //     } else {
  
  
  
      //找到则调用或者返回imp，Mode为 NORMAL
  
  
  
  2:  CacheHit \Mode              // hit:    call or return imp  命中
  
  
  
                          //     }
  
  
  
  //__objc_msgSend_uncached
  
  
  
  //缓存中找不到方法就走__objc_msgSend_uncached逻辑了。
  
  
  
      //cbz 为0跳转 sel == nil 跳转 \MissLabelDynamic
  
  
  
  3:  cbz p9, \MissLabelDynamic       //     if (sel == 0) goto Miss; 有空位没有找到说明没有缓存
  
  
  
      //bucket_t - buckets 由于是递减操作
  
  
  
      cmp p13, p10            // } while (bucket >= buckets) //️ 这里一直是往前找，后面的元素在后面还有一次循环。
  
  
  
      //无符号大于等于 则跳转1:f b 分别代表front与back
  
  
  
      b.hs    1b
  
  
  
  
  
  
  
  //没有命中cache  查找 p13 = mask对应的元素，也就是倒数第二个
  
  
  
  #if CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_HIGH_16_BIG_ADDRS
  
  
  
      //p13 = buckets + (mask << 4) 平移找到对应mask的bucket_t。UXTW 将w11扩展为64位后左移4
  
  
  
      add p13, p10, w11, UXTW #(1+PTRSHIFT)
  
  
  
                          // p13 = buckets + (mask << 1+PTRSHIFT)
  
  
  
  #elif CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_HIGH_16
  
  
  
      //p13 = buckets + (mask >> 44) 这里右移44位，少移动4位就不用再左移了。因为maskZeroBits的存在 就找到了mask对应元素的地址
  
  
  
      add p13, p10, p11, LSR #(48 - (1+PTRSHIFT))
  
  
  
                          // p13 = buckets + (mask << 1+PTRSHIFT)
  
  
  
                          // see comment about maskZeroBits
  
  
  
  #elif CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_LOW_4
  
  
  
      //p13 = buckets + (mask << 4) 找到对应mask的bucket_t。
  
  
  
      add p13, p10, p11, LSL #(1+PTRSHIFT)
  
  
  
                          // p13 = buckets + (mask << 1+PTRSHIFT)
  
  
  
  #else
  
  
  
  #error Unsupported cache mask storage for ARM64.
  
  
  
  #endif
  
  
  
      //p12 = buckets + (p12<<4) index对应的bucket_t
  
  
  
      add p12, p10, p12, LSL #(1+PTRSHIFT)
  
  
  
                          // p12 = first probed bucket
  
  
  
  
  
  
  
      //之前已经往前查找过了，这里从后往index查找
  
  
  
                          // do {
  
  
  
      //p17 = imp p9 = sel
  
  
  
  4:  ldp p17, p9, [x13], #-BUCKET_SIZE   //     {imp, sel} = *bucket--
  
  
  
      //sel - _cmd
  
  
  
      cmp p9, p1              //     if (sel == _cmd)
  
  
  
      //sel == _cmd跳转CacheHit
  
  
  
      b.eq    2b              //         goto hit
  
  
  
      //sel ！= nil
  
  
  
      cmp p9, #0              // } while (sel != 0 &&
  
  
  
      //
  
  
  
      ccmp    p13, p12, #0, ne        //     bucket > first_probed)
  
  
  
      //有值跳转4:
  
  
  
      b.hi    4b
  
  
  
  
  
  
  
  LLookupEnd\Function:
  
  
  
  LLookupRecover\Function:
  
  
  
  //仍然没有找到缓存，缓存彻底不存在 __objc_msgSend_uncached()
  
  
  
      b   \MissLabelDynamic

核心逻辑：

根据不同架构找到 buckets 中 sel 对应的 index，p10 = buckets，p11 = mask / _bucketsAndMaybeMask(arm64_64 是 _bucketsAndMaybeMask)，p12 = index。

arm64_64 的情况下如果 _bucketsAndMaybeMask 第 0 位为 1 则执行 LLookupPreopt\Function。

p13 = buckets + index << 4 找到 cls 对应的 buckets 地址，地址平移找到对应 bucket_t
do-while 循环扫描 buckets[index] 的前半部分(后半部分逻辑不在这里)。
- 如果存在 sel 为空，则说明是没有缓存的，就直接 `__objc_msgSend_uncached()``。
- 命中直接 CacheHit \Mode，这里 Mode 为 NORMAL。
平移获得 p13 = buckets[mask] 对应的元素，也就是最后一个元素(arm64 下最后一个不存自身地址，也就相当于 buckets[count - 1])。
p13 = buckets + mask << 4 找到 mask 对应的 buckets 地址，地址平移找到对应 bucket_t
do-while 循环扫描 buckets[mask] 的前面元素，直到 index(不包含 index)。
- 命中 CacheHit \Mode
- 如果存在 sel 为空，则说明是没有缓存的，就直接结束循环。
最终仍然没有找到则执行 __objc_msgSend_uncached()

CACHE 是 cache_t 相对 isa 的偏移。#define CACHE (2 * SIZEOF_POINTER)
maskZeroBits 始终是 4 位 0，p13 = buckets + (_bucketsAndMaybeMask >> 44)右移 44 位后就不用再 <<4 找到对应 bucket_t 的地址了。这是因为 maskZeroBits 在 arm64_64 下存在的原因。
f b 分别代表 front 与 back，往下往上的意思。

1.2 CacheLookup 伪代码实现

 
 
 
 
  
  
  
  //NORMAL, _objc_msgSend, __objc_msgSend_uncached
  
  
  
  void CacheLookup(Mode,Function,MissLabelDynamic,MissLabelConstant) {
  
  
  
      //1. 根据架构不同集算sel在buckets中的index
  
  
  
      if (arm64_64 && OSX/SIMULATOR) {
  
  
  
          p10 = isa->cache //_bucketsAndMaybeMask
  
  
  
          p11 = _bucketsAndMaybeMask >> 48//mask
  
  
  
          p10 = _bucketsAndMaybeMask & 0xffffffffffff//buckets
  
  
  
          x12 = sel & mask //index 也就是执行cache_hash
  
  
  
      } else if (arm64_64) {//真机 //这个分支下没有计算mask
  
  
  
          p11 = isa->cache //_bucketsAndMaybeMask
  
  
  
          if (arm64 + iOS + !模拟器 + 非mac应用) {
  
  
  
              if (开启指针验证 ) {
  
  
  
                  if (_bucketsAndMaybeMask 第0位 ！= 0) {
  
  
  
                      goto LLookupPreopt\Function
  
  
  
                  } else {
  
  
  
                      p10 = _bucketsAndMaybeMask & 0x0000ffffffffffff//buckets
  
  
  
                  }
  
  
  
              } else {
  
  
  
                  p10 = _bucketsAndMaybeMask & 0x0000fffffffffffe //buckets
  
  
  
                  if (_bucketsAndMaybeMask 第0位 ！= 0) {
  
  
  
                      goto LLookupPreopt\Function
  
  
  
                  }
  
  
  
              }
  
  
  
              //计算index
  
  
  
              p12 = selector ^ (selector >> 7)
  
  
  
              p12 = p12 & (_bucketsAndMaybeMask & 48) = p12 & mask//index
  
  
  
          } else {
  
  
  
              p10 = _bucketsAndMaybeMask & 0x0000ffffffffffff //buckets
  
  
  
              p12 = selector & (_bucketsAndMaybeMask >>48) //index
  
  
  
          }
  
  
  
      } else if (arm64_32) {
  
  
  
          p11 = _bucketsAndMaybeMask
  
  
  
          p10 =  _bucketsAndMaybeMask &（~0xf）//buckets 相当于后4位置为0，取前32位
  
  
  
          p11 = _bucketsAndMaybeMask & 0xf //mask前置位0的个数
  
  
  
          p11 =  0xffff >> p11 //获取到mask的值
  
  
  
          x12 = selector & mask //index
  
  
  
      } else {
  
  
  
          #error Unsupported cache mask storage for ARM64.
  
  
  
      }
  
  
  
      
  
  
  
      //通过上面的计算 p10 = buckets，p11 = mask/_bucketsAndMaybeMask， p12 = index
  
  
  
      p13 = buckets + index << 4 //找到cls对应的buckets地址。地址平移找到对应bucket_t。
  
  
  
      
  
  
  
      //2.找缓存（这里只扫描了前面）
  
  
  
      do {
  
  
  
          p13 = *bucket-- //赋值后指向前一个bucket
  
  
  
          p17 = bucket.imp
  
  
  
          p9 = bucket.sel
  
  
  
          if (p9 != selector) {
  
  
  
              if (p9 == 0) {//说明没有缓存
  
  
  
                  __objc_msgSend_uncached()
  
  
  
              }
  
  
  
          } else {//缓存命中，走命中逻辑 call or return imp
  
  
  
              CacheHit \Mode
  
  
  
          }
  
  
  
      } while(bucket >= buckets) //buckets是首地址，bucket是index对应的buckct往前移动
  
  
  
    
  
  
  
      //查找完后还没有缓存？
  
  
  
      //查找 p13 = mask对应的元素，也就是最后一个元素
  
  
  
      if (arm64_64 && OSX/SIMULATOR) {
  
  
  
          p13 = buckets + (mask << 4)
  
  
  
      } else if (arm64_64) {//真机
  
  
  
          p13 = buckets + (_bucketsAndMaybeMask >> 44)//这里右移44位，少移动4位就不用再左移了。这里就找到了对应index的bucket_t。
  
  
  
      } else if (arm64_32) {
  
  
  
          p13 = buckets + (mask << 4)
  
  
  
      } else {
  
  
  
          #error Unsupported cache mask storage for ARM64.
  
  
  
      }
  
  
  
      
  
  
  
      //index的bucket_t 从mask对应的buckets开始再往前找
  
  
  
      p12 = buckets + (index<<4)
  
  
  
      do {
  
  
  
          p17 = imp;
  
  
  
          p9 = sel;
  
  
  
          *p13--;
  
  
  
          if (p9 == selector) {//命中
  
  
  
              CacheHit \Mode
  
  
  
          }
  
  
  
      } while (p9 != nil && bucket > p12)//从后往前 p9位nil则证明没有存，也就不存在缓存了。
  
  
  
      
  
  
  
      //仍然没有找到缓存，缓存彻底不存在。
  
  
  
      __objc_msgSend_uncached()
  
  
  
  }

2. LLookupPreopt\Function

在 arm64_64 真机的情况下，如果 _bucketsAndMaybeMask 的第 0 位为 1 则会执行 LLookupPreopt\Function 的逻辑。简单看了下汇编发现与 cache_t 中的 _originalPreoptCache 有关。

2.1 LLookupPreopt\Function 源码分析

 
 
 
 
  
  
  
  LLookupPreopt\Function:
  
  
  
  #if __has_feature(ptrauth_calls)
  
  
  
      //p10 = _bucketsAndMaybeMask & 0x007ffffffffffffe = buckets
  
  
  
      and p10, p11, #0x007ffffffffffffe   // p10 = x
  
  
  
      //buckets x16为cls 验证
  
  
  
      autdb   x10, x16            // auth as early as possible
  
  
  
  #endif
  
  
  
  
  
  
  
      // x12 = (_cmd - first_shared_cache_sel)
  
  
  
      //(_cmd >> 12 + PAGE) << 12 + PAGEOFF 第一个sel
  
  
  
      adrp    x9, _MagicSelRef@PAGE
  
  
  
      ldr p9, [x9, _MagicSelRef@PAGEOFF]
  
  
  
      //差值index
  
  
  
      sub p12, p1, p9
  
  
  
  
  
  
  
      // w9  = ((_cmd - first_shared_cache_sel) >> hash_shift & hash_mask)
  
  
  
  #if __has_feature(ptrauth_calls)
  
  
  
      // bits 63..60 of x11 are the number of bits in hash_mask
  
  
  
      // bits 59..55 of x11 is hash_shift
  
  
  
  
  
  
  
      // 取到 hash_shift...
  
  
  
      lsr x17, x11, #55           // w17 = (hash_shift, ...)
  
  
  
      //w9 = index >> hash_shift
  
  
  
      lsr w9, w12, w17            // >>= shift
  
  
  
      //x17 = _bucketsAndMaybeMask >>60 //mask_bits
  
  
  
      lsr x17, x11, #60           // w17 = mask_bits
  
  
  
      mov x11, #0x7fff
  
  
  
      //x11 = 0x7fff >> mask_bits //mask
  
  
  
      lsr x11, x11, x17           // p11 = mask (0x7fff >> mask_bits)
  
  
  
      //x9 = x9 & mask
  
  
  
      and x9, x9, x11         // &= mask
  
  
  
  #else
  
  
  
      // bits 63..53 of x11 is hash_mask
  
  
  
      // bits 52..48 of x11 is hash_shift
  
  
  
      lsr x17, x11, #48           // w17 = (hash_shift, hash_mask)
  
  
  
      lsr w9, w12, w17            // >>= shift
  
  
  
      and x9, x9, x11, LSR #53        // &=  mask
  
  
  
  #endif
  
  
  
      //x17 = el_offs | (imp_offs << 32)
  
  
  
      ldr x17, [x10, x9, LSL #3]      // x17 == sel_offs | (imp_offs << 32)
  
  
  
      // cmp x12  x17 是否找到sel
  
  
  
      cmp x12, w17, uxtw
  
  
  
  
  
  
  
  .if \Mode == GETIMP
  
  
  
      b.ne    \MissLabelConstant      // cache miss
  
  
  
      //imp = isa - (sel_offs >> 32)
  
  
  
      sub x0, x16, x17, LSR #32       // imp = isa - imp_offs
  
  
  
      //注册imp
  
  
  
      SignAsImp x0
  
  
  
      ret
  
  
  
  .else
  
  
  
      b.ne    5f              // cache miss
  
  
  
      //imp（x17） =  (isa - sel_offs>> 32)
  
  
  
      sub x17, x16, x17, LSR #32      // imp = isa - imp_offs
  
  
  
  .if \Mode == NORMAL
  
  
  
      //跳转imp
  
  
  
      br  x17
  
  
  
  .elseif \Mode == LOOKUP
  
  
  
      //x16 = isa | 3 //这里为或的意思
  
  
  
      orr x16, x16, #3 // for instrumentation, note that we hit a constant cache
  
  
  
      //注册imp
  
  
  
      SignAsImp x17
  
  
  
      ret
  
  
  
  .else
  
  
  
  .abort  unhandled mode \Mode
  
  
  
  .endif
  
  
  
      //x9 = buckets-1
  
  
  
  5:  ldursw  x9, [x10, #-8]          // offset -8 is the fallback offset
  
  
  
      //计算回调isa  x16 = x16 + x9
  
  
  
      add x16, x16, x9            // compute the fallback isa
  
  
  
      //使用新isa重新查找缓存
  
  
  
      b   LLookupStart\Function       // lookup again with a new isa
  
  
  
  .endif

找到 imp 就跳转/返回。
没有找到返回下一个 isa 重新 CacheLookup。
这块进入的查找共享缓存，与 cache_t 的 _originalPreoptCache 有关。maskZeroBits 这 4 位就是用来判断是否有 _originalPreoptCache 的。

@TODO 真机调试的时候进不到这块流程，这块分析的还不是很透彻，后面再补充。

3. CacheHit

在查找缓存命中后会执行 CacheHit。

3.1 CacheHit源码分析

 
 
 
 
  
  
  
  #define NORMAL 0
  
  
  
  #define GETIMP 1
  
  
  
  #define LOOKUP 2
  
  
  
  
  
  
  
  // CacheHit: x17 = cached IMP, x10 = address of buckets, x1 = SEL, x16 = isa
  
  
  
  .macro CacheHit
  
  
  
  //这里传入的为NORMAL
  
  
  
  .if $0 == NORMAL
  
  
  
      //调用imp TailCallCachedImp(imp,buckets,sel,isa)
  
  
  
      TailCallCachedImp x17, x10, x1, x16 // authenticate and call imp
  
  
  
  .elseif $0 == GETIMP
  
  
  
      //返回imp
  
  
  
      mov p0, p17
  
  
  
      //imp == nil跳转9:
  
  
  
      cbz p0, 9f          // don't ptrauth a nil imp
  
  
  
      //有imp执行AuthAndResignAsIMP(imp,buckets,sel,isa)最后给到x0返回。
  
  
  
      AuthAndResignAsIMP x0, x10, x1, x16 // authenticate imp and re-sign as IMP
  
  
  
  9:  ret             // return IMP
  
  
  
  .elseif $0 == LOOKUP
  
  
  
      // No nil check for ptrauth: the caller would crash anyway when they
  
  
  
      // jump to a nil IMP. We don't care if that jump also fails ptrauth.
  
  
  
      //找imp(imp,buckets,sel,isa)
  
  
  
      AuthAndResignAsIMP x17, x10, x1, x16    // authenticate imp and re-sign as IMP
  
  
  
      //isa与x15比较
  
  
  
      cmp x16, x15
  
  
  
      //cinc如果相等 就将x16+1，否则就设成0.
  
  
  
      cinc    x16, x16, ne            // x16 += 1 when x15 != x16 (for instrumentation ; fallback to the parent class)
  
  
  
      ret             // return imp via x17
  
  
  
  .else
  
  
  
  .abort oops
  
  
  
  .endif
  
  
  
  .endmacro

这里其实走的是 NORMAL 逻辑，NORMAL 的 case 直接验证并且跳转 imp。
TailCallCachedImp 内部执行的是 imp^cls，对 imp 进行了解码。
GETIMP 返回 imp。
LOOKUP 查找注册 imp 并返回。

3.1 CacheHit 伪代码实现

 
 
 
 
  
  
  
  //x17 = cached IMP, x10 = address of buckets, x1 = SEL, x16 = isa
  
  
  
  void CacheHit(Mode) {
  
  
  
      if (Mode == NORMAL) {
  
  
  
          //imp = imp^cls 解码
  
  
  
          TailCallCachedImp x17, x10, x1, x16    // 解码跳转imp
  
  
  
      } else if (Mode == GETIMP) {
  
  
  
          p0 = IMP
  
  
  
          if (p0 == nil) {
  
  
  
              return
  
  
  
          } else {
  
  
  
              AuthAndResignAsIMP(imp,buckets,sel,isa)//resign cached imp as IMP
  
  
  
          }
  
  
  
      } else if (Mode == LOOKUP) {
  
  
  
          AuthAndResignAsIMP(x17, buckets, sel, isa)//resign cached imp as IMP
  
  
  
          if (isa == x15) {
  
  
  
              x16 += 1
  
  
  
          } else {
  
  
  
              x16 = 0
  
  
  
          }
  
  
  
      } else {
  
  
  
          .abort oops//报错
  
  
  
      }
  
  
  
  }

4. __objc_msgSend_uncached

在缓存没有命中的情况下会走到 __objc_msgSend_uncached() 的逻辑：

 
 
 
 
  
  
  
  STATIC_ENTRY __objc_msgSend_uncached
  
  
  
  UNWIND __objc_msgSend_uncached, FrameWithNoSaves
  
  
  
  
  
  
  
  // THIS IS NOT A CALLABLE C FUNCTION
  
  
  
  // Out-of-band p15 is the class to search
  
  
  
  //查找imp
  
  
  
  MethodTableLookup
  
  
  
  //跳转imp
  
  
  
  TailCallFunctionPointer x17
  
  
  
  
  
  
  
  END_ENTRY __objc_msgSend_uncached

MethodTableLookup 查找 imp
TailCallFunctionPointer 跳转 imp

 
 
 
 
  
  
  
  .macro MethodTableLookup
  
  
  
      
  
  
  
      SAVE_REGS MSGSEND
  
  
  
  
  
  
  
      // lookUpImpOrForward(obj, sel, cls, LOOKUP_INITIALIZE | LOOKUP_RESOLVER)
  
  
  
      // receiver and selector already in x0 and x1
  
  
  
      //x2 = cls
  
  
  
      mov x2, x16
  
  
  
      //x3 = LOOKUP_INITIALIZE|LOOKUP_RESOLVER //是否初始化,imp没有实现尝试resolver
  
  
  
  //_lookUpImpOrForward(receiver,selector,cls,LOOKUP_INITIALIZE | LOOKUP_RESOLVER)
  
  
  
      mov x3, #3
  
  
  
      bl  _lookUpImpOrForward
  
  
  
  
  
  
  
      // IMP in x0
  
  
  
      mov x17, x0
  
  
  
  
  
  
  
      RESTORE_REGS MSGSEND
  
  
  
  
  
  
  
  .endmacro

调用 _lookUpImpOrForward 查找 imp。这里就调用到了 c/c++ 的代码了：

 
 
 
 
  
  
  
  IMP lookUpImpOrForward(id inst, SEL sel, Class cls, int behavior)

最终会调用 _lookUpImpOrForward 进入 c/c++ 环境逻辑。

对于架构的一些理解:

LP64 //64位
x86_64 // interl 64位
i386 // intel 32位
arm // arm指令 32 位
arm64 //arm64指令
arm64 && LP64 //arm64 64位
arm64 && !LP64 //arm64 32 位

当然也可以通过真机跟踪汇编代码读取寄存器进行，与源码分析的是一致的，走其中的一个分支。

5. objc_msgSend流程图

总结

判断 receiver 是否存在。
通过 isa 获取 cls。
cls 内存平移 0x10 获取 cache 也就是 _bucketsAndMaybeMask。
通过 buckets & bucketsMask 获取 buckets地址。
通过 bucketsMask >> maskShift 获取 mask。
通过 sel & mask 获取第一次查找的 index。
buckets + index << 4 找到 index 对应的地址。
do-while 循环判断找缓存，这次从 [index～0] 查找 imp。
取到 buckets[mask] 继续 do-while 循环，从 [mask~index) 查找 imp。两次查找过程中如果有 sel 为空则会结束查找。走 __objc_msgSend_uncached 的逻辑。
找到 imp 就解码跳转 imp。

网站名称：Objc_MsgSend消息快速查找之Cache查找
当前网址：http://www.shufengxianlan.com/qtweb/news14/481414.html

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