为什么objc_msgSend必须用汇编实现
譯者前言
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總是看到有人說用匯編實現objc_msgSend是為了速度快，當然這個不可否認。但是難道沒有別的原因？于是就看到了這篇文章，遂翻譯之！=。=
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我自己的理解就是，用匯編實現，是為了應對不同的“Calling convention”，把函數調用前的棧和寄存器的參數、狀態設置，交給編譯器去處理。
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先看看原文吧。
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原作者: Ari Grant
原文鏈接: Why objc_msgSend Must be Written in Assembly
http://arigrant.com/blog/2014/2/12/why-objcmsgsend-must-be-written-in-assembly
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開始
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對于Objective-C來說，調用一個對象實例的方法，也叫作向這個對象實例“發送消息”，而每條“消息”，在編譯階段都會轉變為一次對objc_msgSend函數的調用，調用的參數不僅有原本消息的所有參數，還有消息的接收者receiver和對應的方法selector。舉個例子，下面的語句：
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[receiver message:foo beforeDate:bar];
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將會被編譯成：
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objc_msgSend(receiver, @selector(message:beforeDate:), foo, bar);
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對于objc_msgSend函數的實現原理，前人已經做了大量的探索。所以，本文將會把重點放在objc_msgSend的一個之前沒有太受到關注的點上，那就是：
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objc_msgSend是不可能用Objective-C、C或者C++實現的。
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THE RETURN TYPE – 返回類型
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先看看如下兩行代碼：
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NSUInteger n = [array count];
id obj = [array objectAtIndex:6];
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直觀上看，將會被編譯成
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NSUInteger n = objc_msgSend(array,??@selector(count));
id obj = objc_msgSend(array, @selector(objectAtIndex:), 6);
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但是實際上這是不可能的，因為沒有函數可以同時滿足這兩個調用。而且它的返回值也不能同時是NSUInteger和id。
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而且，上面的代碼也是無法編譯通過的。那么，加上類型轉換怎么樣？
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NSUInteger n = (NSUInteger (*)(id, SEL))objc_msgSend(array,??@selector(count));
id obj = (id (*)(id, SEL, NSUInteger))objc_msgSend(array, @selector(objectAtIndex:), 6);
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這下可以編譯通過了，雖然看起來不直觀。。。
objc_msgSend是一個Public的函數，在里聲明，如果你想直接調用它，就必須按照上面的格式加上強制類型轉換，要不然是無法編譯通過的。但是objc_msgSend到底是如何實現，來支持各種返回類型的？本文后面會講到。
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THE IMP – 方法對應的函數指針
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objc_msgSend函數的本質很簡單，傳入一個接受者對象實例receiver和方法名selector，它就會按照以下步驟執行：（譯者注：只是最粗略的步驟=。=）
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獲取receiver得類Class
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在Class的方法列表method table里面查找對應selector的方法實現
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找到的話就調用，返回
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找不到就在其父類中找，重復前面的步驟（直到沒有父類為止）
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整個流程很簡單，沿著繼承鏈，向上找到方法selector對應的函數指針即可，也就是IMP。同時，在每層Class中都有緩存，加快后續的方法查找。但是，這也只是objc_msgSend的實現細節，所以，接著往下看。
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THE ARG TYPES AND COUNT – 參數類型和數量
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簡單來說，當objc_msgSend找到對應的函數指針后，只要用傳入的參數調用這個函數即可。剩下來的就是找到一種方法，可以調用任意參數類型、數量的任意函數。
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參數的數量很容易計算。然后我們可以把所有的參數都放入varargs，然后調用函數時傳入即可。但是這樣的話，每個Objective-C的方法都必須在其prologue（譯者注：函數執行具體的“任務”前，所做的準備環節）里面把所有的參數從varargs里面提取出來。
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這種把參數打包到varargs里面然后又取出來的辦法顯然是非常糟糕的，同時也是不必要的。
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在C語言中，調用一個函數會被編譯成對應的匯編語言指令，首先是設置參數（把參數放到寄存器、棧上），然后用如jump或者call的指令，跳到具體的函數代碼地址處。如果我們想支持任意類型的函數類型，我們就必須寫一個switch語句，把所有的參數組合情況都包含起來，這樣才能正確的為任何形式的函數設置參數（譯者注：即按照某種“規范”、“約定”，把參數依次存放到“約定”的寄存器、棧上），這顯然是沒有擴展性的，更是不可能的。
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UNWINDING THE CALL – 拆解調用
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objc_msgSend的解決辦法，主要依據的是：當objc_msgSend被調用時，所有的參數已經被設置好了。
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換一種方式來說，就是：在objc_msgSend開始執行時，棧幀（stack frame）的狀態、數據，和各個寄存器的組合形式、數據，跟調用具體的函數指針（IMP）時所需的狀態、數據，是完全一致的！
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如下這行代碼：
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id obj = objc_msgSend(array, @selector(objectAtIndex:), 6);
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在調用objc_msgSend時，需要設置三個參數，分別是被調用方receiver、方法名selector和最后一個整型參數6。這和具體的方法函數IMP的參數順序、類型是完全一致的，也就是說，調用objc_msgSend前，設置的棧、寄存器的狀態、數據正是調用具體的方法函數時需要的狀態！
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所以，當objc_msgSend找到要調用的函數實現IMP后，只需要把所有的對棧、寄存器的操作“倒”回到objc_msgSend執行開始的狀態（類似于函數執行完成return返回前，做的“收尾處理”工作一樣，即epilogue），直接jump/call到IMP函數指針對應的地址，執行指令即可，因為所有的參數已經被設置好了。
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同時，當selector對應的IMP執行完成后，返回值也被正確的設置好了（在x86平臺上，返回值被設置到了指定的寄存器eax/rax里，在arm上，則是r0寄存器），所以，我們也不必擔心前文提到的不同類型的返回值問題了。
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WRAP UP – 總結
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把上面提到的所有解釋綜合起來，就是：在C語言里面調用函數，必須在編譯時就知道調用的“狀態”；而這些“狀態”在運行時是無法得出或正確處理的，所以必須往底層走，用匯編處理。（譯者注：這里不知道咋翻譯好=。=，原文是：calling a function in C requires the signature to be known for each call-site at compile-time；doing so at run-time is not possible and so one must drop down into assembly and party there instead.）
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UPDATE – 后續
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有人指出objc_msgSend有可能是用GCC的擴展方法__builtin_apply_args，__builtin_apply，和__builtin_return實現的。這也正指出了一個事實，就是這些builtins方法是非常有必要的，因為單靠語言本身無法實現這些功能。實現objc_msgSend所需要的技巧，也正是實現這些builtins方法所需要的技巧。本文的目的并不是非要將什么是真正的C、什么不是真正的C分個清楚，只是為了指出objc_msgSend特殊罷了。
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譯者總結
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開頭也說了，我的理解是：用匯編實現，是為了應對不同的“Calling convention”，把函數調用前的棧和寄存器的參數、狀態設置，交給編譯器去處理。
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嗯，以后不要再說用匯編實現只是為了快了=。=
轉載于:https://www.cnblogs.com/fengmin/p/5619115.html
總結
以上是生活随笔為你收集整理的为什么objc_msgSend必须用汇编实现的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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