iOS直接调用函数和调用函数指针的区别与原理

函数和函数指针调用时候的区别:

区别:运行效率不同 ,直接调用函数指针运行效率高(ps:大量数据的时候)

 原因:调用函数的时候,由于runtime机制,通过方法objc_msgSend() 把函数的调用对象和方法名发送出去

根据对象名找到对象类存储的函数函数列表MethordList,再根据方法名找到MethordList 中的函数指针method_imp,再根据函数指针调用响应函数

实现原理

任意一个NSObject的对象都有一个属性isa ,指向对象对应的Class

@interface NSObject  {

   Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;

}

根据对象调用即可拿到对应的Class ,Class 是纯C的结构体

typedef struct objc_class *Class;

struct objc_class {

   Class isa; // 指向metaclass

   Class superclass;  // 指向父类Class

   const char *name;  // 类名

uint32_t version;  // 类的版本信息

uint32_t info;        // 一些标识信息,标明是普通的Class还是metaclass

uint32_t instance_size;        // 该类的实例变量大小(包括从父类继承下来的实例变量);

struct old_ivar_list *ivars;    //类中成员变量的信息

struct old_method_list **methodLists;    类中方法列表

Cache cache;    查找方法的缓存,用于提升效率

struct old_protocol_list *protocols;  // 存储该类遵守的协议

}

由上面的代码可以看出Class是一个结构体指针,只想objc_class 结构体。在object_class中存放着methodLists,所以我们可以根据Class找到方法列表

下面我们来看看怎么从methodLists中找到对应的函数指针

struct old_method_list {

   void *obsolete;        //废弃的属性

   int method_count;    //方法的个数

   /* variable length structure */

   struct old_method method_list[1];    方法的首地址

};


struct old_method {

   SEL method_name;    //方法对应的SEL

   char *method_types;        //方法的类型

   IMP method_imp;        //方法对应的函数指针

};


对于old_method_list结构体,他存储了old_method方法个数和方法首地址。我们可以把他当做一个可变长度的old_method数组。

注:

method_list[1],数组的大小怎么会是1呢?由于数组的大小是不定的,不同的类对应的不同的方法个数。所以定义时只存储首地址,在实际使用过程中再扩展长度

对于old_method结构体,他由SEL,type,IMP三个成员组成。由此可知,我们只要在method_list中找到了old_method即可拿到函数指针IMP。下面是查找的代码:

static inline old_method *_findMethodInList(old_method_list * mlist, SEL sel) {

   int i;

   if (!mlist) return nil;

   for (i = 0; i < mlist->method_count; i++) {

       old_method *m = &mlist->method_list[i];

       if (m->method_name == sel) {

           return m;

       }

   }

   return nil;

}

1. 查找函数是个内联函数,传入old_method_list和SEL,返回old_method

2. 首先对old_method_list数组判空,如果为空,返回nil

3. 遍历old_method_list数组,根据SEL匹配,找到old_method

4、函数调用的性能优化

4.1  SEL的使用

说明:苹果官方对SEL的解释是:一种不透明的类型,它代表着一个方法选择器。SEL本质其实是一个int类型的地址,指向存储的方法名。对于每一个类,都会分配一块特殊空空间,专门存储类中的方法名,SEL就是指向对应方法名的地址。由于方法名字符串是唯一的,所以SEL也是唯一的。

类型:(int)型,原因:方便效率高

4.2 cache(快速缓存区)


我们来仔细分析一下函数的调用过程:

obj->isa->methodLists

old_method->method_imp

1. 由于isa是obj的成员变量,methodLists是isa的成员变量,所以用obj可以直接拿到methodLists

2. 由于method_imp是old_method的成员变量,所以用old_method可以直接拿到method_imp 所以函数调用过程的主要时间消耗在methodLists中查找old_method。cache就是用来优化这个查找过程的。我们可以把cache简单当成一个哈希表,key是SEL,Value是old_method。由此可知,从cache中查找old_method相当简单高效。从methodLists中查找old_method的真正过程分为如下两步:

   1. 通过SEL在cache中查找old_method,若找到了直接返回,若未找到执行2

   2. 在methodLists中查找old_method,找到之后先将old_method插入cache中以方便下次查找,再返回old_method 由此可知,在第一次调用某个函数时,会比较慢,因为cache中没有这个函数,第二次调用时就会非常快了

查找方式,先从cache 中寻找,如果没有,去改对象索引出来的方法列表,如果依然没有找到,继续向上层类寻找,如果仍然没有找到,并且实现了动态方法决议机制,就进行决议,如果没有实现动态决议机制或则决议,如果无论在哪一层的都会存在cache 中,方便下次调用

该博客是浏览大神博客之后根据自己的理解,并亲自试验完成的,如有雷同,纯属借鉴。

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