NSMethodSignature 和 NSInvocation

OC 向一个对象发送消息后，如果找不到对应的实现时就会进入消息转发。消息转发过程中会用到 NSMethodSignature 和 NSInvocation 这两个类，这里总结一下它们的作用。

消息转发过程

调用 resolveInstanceMethod: 方法 (或 resolveClassMethod:)。允许用户在此时为该 Class 动态添加实现。如果有实现了，则调用并返回 YES，那么重新开始 objc_msgSend 流程。这一次对象会响应这个选择器，一般是因为它已经调用过 class_addMethod。如果仍没实现，继续下面的动作。
调用 forwardingTargetForSelector: 方法，尝试找到一个能响应该消息的对象。如果获取到，则直接把消息转发给它，返回非 nil 对象。否则返回 nil ，继续下面的动作。
调用 methodSignatureForSelector: 方法，尝试获得一个方法签名。如果获取不到，则直接调用 doesNotRecognizeSelector 抛出异常。如果能获取，则返回非 nil：创建一个 NSlnvocation 并传给 forwardInvocation:。
调用 forwardInvocation: 方法，将第 3 步获取到的方法签名包装成 Invocation 传入，如何处理就在这里面了，并返回非 nil。
调用 doesNotRecognizeSelector: ，默认的实现是抛出异常。如果第 3 步没能获得一个方法签名，执行该步骤。

NSMethodSignature

官方文档的描述：

A record of the type information for the return value and parameters of a method.

OC 的方法签名只是记录了方法的返回值和参数的类型，不包含方法名称，就像是一个方法格式的规定模板。开发者可以 override 消息转发过程前 4 个方法，由 runtime 来调用。最常见的实现消息转发就是重写方法 3 和 4。

使用 ObjCTypes 生成一个方法签名：

NSMethodSignature *signature = [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"@@:*"];

方法签名的 “@@:” 字符串怎么理解呢？第一个字符 @ 表明返回值是一个 id。对于消息传递系统来说，所有的 OC 对象都是 id 类型。接下来的 @：表明该方法接受一个 id 和一个 SEL 。其实每个 Objective-C 方法都把 id 和 SEL 作为头 2 个参数。最后一个字符 * 表示该方法的一个显式的参数是一个字符串（char *）。

那如何获取这些类型编码呢，可以参考官方文档 Type Encodings ，也可以直接使用类型编码 @encode (type) 获取表示该类型的字符串，而不必硬编码。

NSInvocation

官方文档的描述：

An Objective-C message rendered as an object.

iOS 中有一个类型是 SEL，它的作用与函数指针很相似，通过 performSelector:withObject: 函数可以直接调用这个消息。但是 perform 相关的这些函数，局限性较大，其参数数量不能超过 2 个，否则要做很麻烦的处理，并且在一些情况下存在内存泄露问题。与之相对，NSInvocation 也是一种消息调用的方法，并且它的参数没有限制。这两种直接调用对象消息的方法，在 IOS4.0 之后，大多被 block 结构所取代，只有在很老的兼容性系统中才会使用。

初始化与调用

NSInvocation 对象需要使用一个方法签名 NSMethodSignature 来初始化。NSMethodSignature 只是表示了方法的返回值和参数的类型。所以在创建 NSInvocation 对象之后仍需指定消息的接收对象和 Selector。它执行调用之前，需要设置两个方法：setSelector: 和 setArgument:atIndex：。

- (void) viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    SEL myMethod = @selector (myLog);
    // 创建一个函数签名，这个签名可以是任意的，但需要注意，签名函数的参数数量要和调用的一致。
    NSMethodSignature * sig  = [NSNumber instanceMethodSignatureForSelector:@selector (init)];
    // 通过签名初始化
    NSInvocation * invocatin = [NSInvocation invocationWithMethodSignature:sig];
    // 设置 target
    [invocatin setTarget:self];
    // 设置 selecteor
    [invocatin setSelector:myMethod];
    // 消息调用
    [invocatin invoke];
    
}
-(void) myLog {
    NSLog (@"MyLog");
}

原则上接收对象的 Selector 需要跟 NSMethodSignature 相匹配。但是根据实践来说，只要不造成 NSInvocation setArgument:atIndex 越界的异常，都是可以成功转发消息的，并且转发成功之后，未赋值的参数都将被赋值为 nil。例如：

- (void) greetingWithInvocation {
    NSMethodSignature *methodSignature = [self methodSignatureForSelector:@selector (greetingWithName:)];
    
    NSInvocation *invocation = [NSInvocation invocationWithMethodSignature:methodSignature];
    [invocation setSelector:@selector (greetingWithAge:name:)];
    
//    NSString *name = @"Tom";
//    [invocation setArgument:&name atIndex:3];
    NSUInteger age = 10;
    [invocation setArgument:&age atIndex:2];
    
    [invocation invokeWithTarget:self];
}

- (void) greetingWithName:(NSString *) name {
    NSLog (@"Hello World %@!",name);
}

- (void) greetingWithAge:(NSUInteger) age name:(NSString *) name {
    NSLog (@"Hello %@ % ld!", name, (long) age);
}

执行结果：

2017-05-03 16:16:29.815 NSInvocationDemo [50214:49610519] Hello (null) 10!

NSInvocation 的返回值

NSInvocation 对象，是可以有返回值的，然而这个返回值，并不是其所调用函数的返回值，需要我们手动设置：

- (void) viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    SEL myMethod = @selector (myLog:parm:parm:);
    NSMethodSignature * sig  = [[self class] instanceMethodSignatureForSelector:myMethod];
    NSInvocation * invocatin = [NSInvocation invocationWithMethodSignature:sig];
    [invocatin setTarget:self];
    [invocatin setSelector:myMethod2];
    ViewController * view = self; 
    int a=1;
    int b=2;
    int c=3;
    [invocatin setArgument:&view atIndex:0];
    [invocatin setArgument:&myMethod2 atIndex:1];
    [invocatin setArgument:&a atIndex:2];
    [invocatin setArgument:&b atIndex:3];
    [invocatin setArgument:&c atIndex:4];
    [invocatin retainArguments];
    // 我们将 c 的值设置为返回值
    [invocatin setReturnValue:&c];
    int d;
    // 取这个返回值
    [invocatin getReturnValue:&d];
    NSLog (@"% d",d);
    
}
-(int) myLog:(int) a parm:(int) b parm:(int) c {
    NSLog (@"MyLog% d:% d:% d",a,b,c);
    return a+b+c;
}

注意事项

setArgument:atIndex: 传递的都是地址，如果是OC对象，也是取地址。并且默认不会强引用它的 argument，如果 argument 在 NSInvocation 执行的时候之前被释放就会造成野指针异常（EXC_BAD_ACCESS）。调用 retainArguments 方法来强引用参数（包括 target 以及 selector）。

文档信息

本文作者：Ning Zhang
本文链接：https://sunsetroads.github.io/2017/01/15/method-signature-and-nvocation/
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