嘗試手寫一個更好用的performSelector-msgSend

時間  2019-12-01
標籤 嘗試 手寫 一個 更好 用的 performselector msgsend 简体版
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這實際上是一個NSInvocation練習做業ios

嘗試手寫一個更好用的performSelector/msgSend程序員

引子

  • 工做中不免會遇到一些場景，開發的時候不想引入整個頭文件，可是又想調用一些方法
  • 動態建立，動態調用看起來比較酷
  • 這種使用場景確實不常見，導入了頭文件最省事，最直接，可是這種方式我以爲能搞出不少好玩的東西

一個羣裏聊天的時候聊到了一個場景，tableView內的cell有N種樣式，在cellForRow的時候，經過NSClassFromString從字符串建立對象，而後挨個對Cell的UI賦值，接下來問題就來了。數組

實在不想import如此繁多cell.h頭文件應該怎麼辦？xcode

  • 有一個辦法，全部cell都有個基類，基類統一全部UI賦值的接口，子類重載這些UI賦值，這樣建立出來的對象強轉成基類，調用基類的接口。這樣只須要import一個基類頭文件就夠了
    • 這樣要求子類的接口必須和基類徹底一致
    • 若是子類設計不少樣，賦值UI的元素更多，就會不太合理
  • 還有一個辦法performSelector，恩說實話，我以爲很很差用
  • 會有人說用運行時Objc_msgSend，恩，這個靠譜，聽起來也挺易用的
  • 老老實實引入各類頭文件，別搞什麼動態建立，動態調用的花樣了

聊聊performSelector

這裏不是說performSelector中關於異步調用的那一部分，而是單說同步的：安全

- (id)performSelector:(SEL)aSelector;
- (id)performSelector:(SEL)aSelector withObject:(id)object;
- (id)performSelector:(SEL)aSelector withObject:(id)object1 withObject:(id)object2;
複製代碼

這個是NSObject系統開放的performSelector同步接口，這個好用麼？我之前以爲很很差用app

  • 參數類型：我湊，不須要參數的接口用起來最直觀，我也以爲還算好用，一旦須要參數，withObject：id是什麼鬼？我傳BOOL，傳NSInteger怎麼傳啊？我包裝成NSNumber對面能認識麼？
  • 參數個數：爲毛只能不帶參數，1個參數，2個參數呢？我想調用的東西含參數特別多咋辦啊？
  • 調用寫法：每一個參數還得用withObject來傳，寫出來一點都不酷

就像我說的，之前我幾乎只會去用performSelector調用無參數的函數，一旦有參數，我都不愛用performSelector異步

聊聊objc_msgSend

你們都知道OC的消息機制，函數調用其實都是發送消息，這個太多的地方有講了，我就很少說了。ide

一個咱們想要調用的函數函數

- (int) doSomething:(int) x { ... }
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在32位的時代，想要實現我要的效果，能夠直接使用objc_msgSend

objc_msgSend(self,@selector(doSomething:), 0);
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可是一旦在64位設備上執行，就會產生崩潰，緣由參見蘋果Converting Your App to a 64-Bit Binary,中Take Care with Functions and Function Pointers，這一部分。

簡單的說，64位下runtime調用和32位變化十分大，尤爲是讀取函數參數列表，進行傳參這部分，因此蘋果列出了一句話

Always Define Function Prototypes

Function Pointers Must Use the Correct Prototype

直接的調用C函數指針的時候必須先進行嚴格的類型匹配強轉，不能直接使用Imp這個通用型的指針。

而objc_msgSend的內部實現也是一個這樣的過程，objc_msgSend學習

  • 先從runtime method cache裏面查找selector，
  • 找不到再從 method list裏查找，
  • 找到selector，獲取具體實現的ImpC函數，
  • 調用Imp

因此在64位下，直接使用objc_msgSend同樣會引發崩潰，必須進行一次強轉

((void(*)(id, SEL,int))objc_msgSend)(self, @selector(doSomething:), 0);
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因此之前32位的時候objc_msgSend是咱們最方便的作法，如今64位了，他已經不是那麼方便了，畢竟使用起來還須要人自行手寫這部分強轉工做

本着程序員偷懶大法，這部分能不能也省略了？變得更方便一些？

設計個人callSelector的接口

我但願我設計的接口是這樣的

Class cls = NSClassFromString(@"testClassA");
id<vk_msgSend> abc = [[cls alloc]init];
NSError *err;
NSString *return1 = [abc vk_callSelector:@selector(testfunction:withB:) error:&err,4,3.5f];
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  • 它是一個NSObject的Category，只要你對強轉成聽從<vk_msgSend>的id對象，就能直接調用
  • 它像performSelector同樣輸入SEL作參數執行，可是傳參很是容易，基礎類型，struct都支持，不須要withObject，不須要轉成id，只須要像NSLog()同樣，按順序輸入可變參數就好。
  • 有一個error指針能夠用來返回錯誤信息，也能夠填nil不傳
  • 它支持類方法
  • SEL參數還能夠改傳字符串

因此他的定義是這樣的

+ (id)vk_callSelector:(SEL)selector error:(NSError *__autoreleasing *)error,...;

+ (id)vk_callSelectorName:(NSString *)selName error:(NSError *__autoreleasing *)error,...;

- (id)vk_callSelector:(SEL)selector error:(NSError *__autoreleasing *)error,...;

- (id)vk_callSelectorName:(NSString *)selName error:(NSError *__autoreleasing *)error,...;
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實現這樣的callSelector

可變參數接口透傳的問題

既然接口設計的但願使用者怎麼簡單怎麼來，使用者用可變參數的方式一字羅列全部參數，無需轉id之類的。那咱們也得按照可變參數去處理。

這裏我遇到了一個問題，我一共設計4個接口，這4個接口其實大同小異，核心邏輯是同樣的，因此我確定是用一個公共的方法進行處理，可是，可變參函數怎麼透傳呢？

- (id)vk_callSelectorName:(NSString*)selName error:(NSError*__autoreleasing*)error,...{
    SEL selector = NSSelectorFromString(selName);
    [self vk_callSelector:selector error:error,...];
}
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我但願這樣就能搞定，把...原封不動的塞到下面那個函數，但是xcode不認吶親╮(╯_╰)╭

後來公司討論組裏有位大神給出了建議，直接把va_list當作公共函數的參數，進行透傳

設計公共方法的接口聲明爲，第一個參數就是va_list

static NSArray *vk_targetBoxingArguments(va_list argList, Class cls, SEL selector, NSError *__autoreleasing *error)
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而後在調用的時候

va_list argList;
va_start(argList, error);
SEL selector = NSSelectorFromString(selName);
NSArray *boxingAruments = vk_targetBoxingArguments(argList, [self class], selector, error);
va_end(argList);
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用va_start獲取va_list而後就能夠一層層的透傳給公共方法進行處理了

參數包裝

雖然輸入接口能夠支持任意的類型，基礎類型，struct，id，可是我內部實現的時候，仍是把它們統一轉換成了id，方便後續傳遞處理，這個步驟就是包裝一下全部傳進來的參數,也就是上面提到的vk_targetBoxingArguments

這個包裝的過程涉及到va_list的取值過程va_arg了，這裏我也踩了個大坑。容我細細道來

  • 從va_list裏面一個一個的取出參數須要明確知道，每個參數的類型，可是咱們想作的是一個通用型的方法，這塊就不能寫死，但是從哪知道參數類型呢？ -- NSMethodSignature

NSMethodSignature我理解他其實就是SEL的typeEncode的對象封裝，分別記錄了這個SEL的返回值類型和各個參數類型

咱們有調用對象，就能獲取到對象的Class，咱們有SEL，就能獲取到NSMethodSignature

 methodSignature = [cls instanceMethodSignatureForSelector:selector];
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  • 有了NSMethodSignature咱們就能按着循環去獲取每一個參數類型，從而讀取va_list了。
for (int i = 2; i < [methodSignature numberOfArguments]; i++) {
    const char *argumentType = [methodSignature getArgumentTypeAtIndex:i];
    switch (argumentType[0] == 'r' ? argumentType[1] : argumentType[0]) {
    	//抽取參數
}        
複製代碼

NSMethodSignature中前兩個分別表明返回值和reciever，咱們在抽取參數，因此直接從[2]下標開始取值，剩下的就是一個根據typeEcode，從va_list取值，而後包裝成id，塞入數組的過程了，具體到每一種類型的case，能夠參見源碼。

1）取基礎類型int,va_arg(argList, int)取值，包裝成NSNumber（只舉一個例子，其餘見源碼）

int value = va_arg(argList, int);
[argumentsBoxingArray addObject:@(value)];
break; 
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2）取CGSize,va_arg(argList, CGSize)取值，包裝成NSValue（只舉一個例子，其餘見源碼）

CGSize val = va_arg(argList, CGSize);
NSValue* value = [NSValue valueWithCGSize:val];
[argumentsBoxingArray addObject:value];
break;
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3）取id,va_arg(argList, id)，不包裝，直接塞進去啦

這裏要注意，若是傳入的參數爲nil，須要特殊處理一下，nil沒法放入數組，因此我建立了一個vk_nilObject對象，來代表這個位置傳進來nil了

id value = va_arg(argList, id);
if (value) {
	[argumentsBoxingArray addObject:value];
}else{
	[argumentsBoxingArray addObject:[vk_nilObject new]];
}
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4）取SEL,va_arg(argList,SEL),處理成string

由於SEL自己的意義就是一個函數的名字相似string同樣的鍵值，是用來查找函數用的，因此當成字符串處理啦

SEL value = va_arg(argList, SEL);
NSString *selValueName = NSStringFromSelector(value);
[argumentsBoxingArray addObject:selValueName];
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5）取block，其實block就是id，因此和id的處理如出一轍

//同id
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6）取id*，va_arg(argList, void**)

這裏須要注意一下，由於我取出來的是一個pointer，是不能直接放入數組裏的，因此我建立了一個vk_pointer對象，持有一個void*屬性，而後就能夠塞進數組了

void *value = va_arg(argList, void**);
vk_pointer *pointerObj = [[vk_pointer alloc]init];
pointerObj.pointer = value;
[argumentsBoxingArray addObject:pointerObj];
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  • 遇到了一個va_arg()的坑

我在調試中，發現當我對typeEncode的f取參數的時候

va_arg(argList, float)
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xcode報了個warning

/Users/Awhisper/Desktop/GitHub/vk_msgSend/vk_msgSend/NSObject+vk_msgSend.m:280:49: Second argument to 'va_arg' is of promotable type 'float'; this va_arg has undefined behavior because arguments will be promoted to 'double'
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一開始我看到warning沒管，就繼續編碼去了，結果運行的時候,參數裏含有float，發現了大問題

正如warning所說，此處編譯器是按着double實現的，可是我用va_arg()取的時候按着float取，就直接致使我取出來的float值不對，是0，（一個比較小的double值取了前面幾位天然都是0）

而float後面那個參數，id用va_arg(argList, id)取的時候直接崩潰，（指針已經亂了，從double的中間開始，按着id的長度取id，直接崩潰）

老老實實的修掉warning，改爲用va_arg(argList, double)處理f,一切正常。

實現調用：NSInvocation

咱們如今已經拿到了包裝好的參數數組NSArray，能夠開始調用函數了，使用NSInvocation

1 首先先要生成NSInvocation

Class cls = [target class];
NSMethodSignature *methodSignature = vk_getMethodSignature(cls, selector);
NSInvocation *invocation = [NSInvocation invocationWithMethodSignature:methodSignature];
複製代碼

2 設置target和SEL

[invocation setTarget:target];
[invocation setSelector:selector];
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3 循環壓入參數

具體過程和Boxing同樣，遍歷methodSignature，按着typeEncode來從數組中取出id類型的參數，還原參數，壓入invocation。

遍歷的時候確定是根據每一個參數的typeEncode，去switch處理不一樣類型

for (int i = 2; i< [methodSignature numberOfArguments]; i++) {
    const char *argumentType = [methodSignature getArgumentTypeAtIndex:i];
    id valObj = argsArr[i-2];
    switch (argumentType[0]=='r'?argumentType[1]:argumentType[0]) {
    	//switch case
    }
}
複製代碼

這裏我會詳細分類別舉例如何壓入各類不一樣類型的參數，從[2]下表開始的緣由和前邊一致

[invocation setArgument:&value atIndex:i];`的做用就是壓入參數
複製代碼

1）int等基礎類型參數，對應上文的參數包裝（只舉一個例子，其餘見源碼）

int value = [valObj intValue];
[invocation setArgument:&value atIndex:i];
break; 
複製代碼

2）CGSize基礎結構體參數，對應上文參數包裝（只舉一個例子，其餘見源碼）

CGSize value = [val CGSizeValue];  
[invocation setArgument:&value atIndex:i];
複製代碼

3）id參數，對應上文參數包裝

上文提到若是傳入的id爲nil，被上文包裝成了vk_nilObject對象扔進數組的，因此這裏要針對這個處理一下

不是vk_nilObject的照常處理

是vk_nilObject,證實這個位置的參數傳入方爲空，因此我準備了一個空指針

static vk_nilObject *vknilPointer = nil;
複製代碼

把這個空指針傳進去

if ([valObj isKindOfClass:[vk_nilObject class]]) {
    [invocation setArgument:&vknilPointer atIndex:i];
}else{
    [invocation setArgument:&valObj atIndex:i];
}
複製代碼

4）SEL參數，對應上文包裝

上文提到，SEL被直接轉成了string，因此咱們這裏要還原成SEL，而後直接壓入參數

NSString *selName = valObj;
SEL selValue = NSSelectorFromString(selName);
[invocation setArgument:&selValue atIndex:i];
複製代碼

5）block參數，對應上文包裝

上文提到block和id是一回事

//同id
複製代碼

6）id*的處理，對應上文包裝，這裏極其噁心，我會專門寫一篇詳細說一下，這裏只寫個大概吧 上文已經把void*包裝成了 vk_pointer，因此咱們取出vk* 而後壓入參數

vk_pointer *value = valObj;
void* pointer = value.pointer;
[invocation setArgument:&pointer atIndex:i];
複製代碼

#你覺得這樣就能夠了麼？你太天真了

若是斷點調試，整個call_selector的過程徹底走完都不會有事，可是一旦放開斷點，完全走完就崩潰。 爲啥呢？由於在使用invocation的時候 invoke的過程當中，若是對象在invoke內被建立初始化了，invoke結束後，在下一個autorelease的時間點就會產生zombie的crash，send release to a dealloc object

爲何會這樣，簡單的說下個人理解不細說吧，invoke和直接函數調用不太同樣，若是發生了alloc對象，那麼這個對象系統會額外多一次autorelease，因此，不會馬上崩潰，但當autoreleasepool釋放的時候，就會發生過分release。

給幾個LINK有興趣你們能夠深刻探討一下 棧溢出1,棧溢出2

看一下個人解決辦法

vk_pointer *value = valObj;
void* pointer = value.pointer;
id obj = *((__unsafe_unretained id *)pointer);
if (!obj) {
    if (argumentType[1] == '@') {
        if (!_vkNilPointerTempMemoryPool) {
            _vkNilPointerTempMemoryPool = [[NSMutableDictionary alloc] init];
        }
        if (!_markArray) {
            _markArray = [[NSMutableArray alloc] init];
        }
        memset(pointer, 0, sizeof(id));
        [_markArray addObject:valObj];
    }
}
[invocation setArgument:&pointer atIndex:i];
複製代碼

我會先判斷一下 void*指向的對象是否存在，若是傳入的是一個已經alloc init 好了的 mutableArray之類的對象，我會直接壓入參數，由於invoke過程內，只是往mutableArray裏面執行操做，並無在void*指針處從新new的操做的話，是安全的不會崩潰的。

若是void*指向的對象不存在，至關於我傳入了一個 NSError*，等着由invoke內部去建立，這樣外面能夠捕獲，這種使用場景，就會致使crash，是由於過分release，那個人思路就是先把他持有一下。。。由於多了個release，那我再arc下不能強制retain，那我就add到一個字典裏，讓他被arc retain一下。

if ([_markArray count] > 0) {
    for (vk_pointer *pointerObj in _markArray) {
        void *pointer = pointerObj.pointer;
        id obj = *((__unsafe_unretained id *)pointer);
        if (obj) {
            @synchronized(_vkNilPointerTempMemoryPool) {
                [_vkNilPointerTempMemoryPool setObject:obj forKey:[NSNumber numberWithInteger:[(NSObject*)obj hash]]];
            }
        }
    }
}
複製代碼

這段代碼放在[invocation invoke]以後，由於只有執行以後咱們才知道void*指向的位置是否建立了新對象，判斷obj是否存在，若是存在則向一個全局的static字典_vkNilPointerTempMemoryPool寫入這個對象。

  • 有人說？我爲何不是用棧溢出的答案？，棧溢出的答案倒是是保證不crash了，可是傳入的參數已經不是void** 而是一個 void***了，這樣會致使被調用的函數雖然建立了NSError，可是執行完畢後，並無賦值給有的指針，會致使外面看NSErro仍是空（這麼表述可能不對，這幾天啃指針，這塊已經把我弄得有點亂了，可是你們在函數外取個地址&error看一下，而後在函數內看傳入的error地址，就會發現已經不對了）

  • 有人說，你這樣不是內存泄露了麼？一個對象在用過之後就永久被添加進了一個static字典裏，我只能說是的，可是狀況不是那麼絕對，crash的緣由是系統的一次額外的release，而且還發生在代碼操做者沒法掌控的autoreleasepool的drain時機，也就是說，在drain前，這個字典裏的這個值是正常的（若是沒有字典，此時並沒崩潰），在drain後，這個字典裏的值由於一次額外release了，此時這個字典內這個key還存在，可是他指向的對象已經野指針了（若是沒有字典，此時就崩潰了，由於對一個dealloc對象 release），我試過在幾秒以後確定保證drain結束了，對字典執行removeAll，仍是會崩潰！由於removeall的時候處理裏面的值，發現那個值野指針了。

  • 有人有更好的辦法不？我想不到了，也球建議

4 執行NSInvocation

[invocation invoke];
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注意上文提到的invoke後處理一下 id* 的內存問題

4 取出返回值 具體能夠看下一篇 NSInvocation內存處理

如同壓入參數同樣，仍是經過typeEncode來判斷返回類型

const char *returnType = [methodSignature methodReturnType];
複製代碼

從invocation按類型取出返回值，返回

1）int 等基礎類型，注意我包裝成了NSNumber* 返回的，後文有講（只舉一個例子，其餘見源碼）

int returnValue;
[invocation getReturnValue:&returnValue];
return @(returnValue);
break;
複製代碼

2）CGSize等基礎類型，注意我包裝成了NSValue* 返回的，後文有講（只舉一個例子，其餘見源碼）

CGSize result;
[invocation getReturnValue:&result];
NSValue * returnValue = [NSValue valueWithBytes:&(result) objCType:@encode(CGSize)];\
return returnValue;
複製代碼

3）id類型，這裏面也有個坑 我是這麼作的

void *result;
[invocation getReturnValue:&result];

if (result == NULL) {
	return nil;
}

id returnValue;
returnValue = (__bridge id)result;
return returnValue;
複製代碼

爲何這麼作，是由於getReturnValue只是拷貝返回值到指定的地址，你如今返回的是一個id，是一個指針，那麼實際對象會在函數runloop結束後自動釋放的，緣由很相似以前的id*參數問題，可是這裏是返回值。

一個詳細介紹這一塊的博客

還有一點瑕疵

注意個人返回值被強迫指定成了id，也就是說，若是原函數返回的是NSInteger，我會返回一個NSNumber。

爲何會這樣？我搞不定如何在聲明函數的時候，用一個兼容基礎和id，全部類型的符號來定義函數。。

參數之因此能夠兼容id與基礎類型，是由於我用可變參數...繞過去了。。

可是返回值我就搞不定了，有人說用void *但個人初衷是但願使用者直接拿到最終的值，目前的困難不是如何把值傳出去。而是傳出去一個使用者不須要手動轉換的最終結果。

用void *這麼看和用id 其實也差很少，使用者拿到後都得轉一下。。。

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