iOS_Swift函数派发机制

前言：

函数调用机制是程序判断使用哪种途径去调用一个函数的机制，即 CPU 在内存中找到该函数地址并调用的过程。

了解函数的调用机制，对于写出高性能代码来说十分有必要。

1.Swift 函数派发类型

派发效率从高到底：Static dispatch > Table dispatch > Message dispatch

1.1 static dispatch

Static dispatch 静态派发，即直接地址调用。这个函数指针在编译、链接完成后就确定了，存放在代码段。

优点：派发速度最快，因为需要调用的指令集少，且编译器还有很大的优化空间（如：函数内敛 inline）。

缺点：局限也是最大的，因为缺乏动态性，所以没法支持继承。

1.2 table dispatch

Table dispatch 函数表派发，是编译型语言实现动态行为最常见的实现方式。函数表使用一个数组来存储类声明的每个函数的指针。大部分语言把这个称之为 Virtual Table 虚函数表，Swift 里称为 Witness Table 。

每个类维护一个虚函数表，记录着类的所有函数。如果被 override 的话，表里只会保存 override 后的函数。子类新增函数会被插到这个数组的最后，没有位置可以让 extension 安全的插入函数。

优点：可扩展

缺点：速度慢，编译器对某些含有副作用的函数无法优化

1.3 objc_msgSend

基于 Objc RunTime 实现，沿着实例的 isa 指针进行查找，找不到最后还有3次拯救机会。详细可见：iOS_Objective-C 消息发送（消息查找 及 消息转发）过程

优点：最动态的方式，可以实现 KVO、UIAppearance 和 CoreData 等功能。可在运行时改变函数行为。不只可以通过 swizzling 来改变，甚至可以用 isa-swizzling 修改对象继承关系，可以在面向对象基础上实现自定义派发

确定：速度最慢

2.派发类型识别

2.1 Struct / Enum

Struct 和 Enum 为值类型，不支持继承，它不需要一个 Table 来记录方法信息。所以它的方法调用（包括协议方法），都是静态派发的。

2.2 Class

对于一个 pure swift class：

• final 修饰的 和 extension 的函数：不可被继承和重写，所以都是静态派发。
• 其他的函数：以 Table 的机制来查找调用的。

2.3 Class - Extension

extension 中的方法和属性无法继承和重写，只属于当前类，所以是静态派发的。

2.4 NSObject Subclass

• final 修饰的函数：同 Class
• dynamic 修饰的 和 extension 的 函数：通过 objc_msgSend 方式派发

以上都是在没有编译器优化的情况下的派发方式，在有优化的情况下，编译器会尽可能地将方法变成静态派发 ，有的方法甚至会就地展开，变成 inline 的形式，以便提升性能。

2.5 Protocol 对象

无论真实对象是值类型还是引用类型，都使用 Table dispatch

2.6 修饰符

2.6.1 @objc/@nonobjc：

@objc/@nonobjc 只是修改对 objc 的可见性，并不会更改其派发方式。默认依旧是 Table dispatch。

@objc：是将是 swift 中 继承自 NSObject 类的函数暴露给 OC。原理：生成两个函数引用，一个给 swift 调用，一个给 objc 调用。

@nonobjc：隐藏对 objc 的可见性，依然使用 Table dispatch。

2.6.2 dynamic：

dynamic 强制使用消息派发，可以动态修改。

修饰属性实现 KVO，否则 setter 会走直接派发，无法触发 KVO。

2.6.3 @inline：

@inline 指定编译器进行内敛优化。

使用建议：

• 默认：编译器自己决定要不要使用 inline 进行优化
• @inline(never)：永远不要使用内敛优化。函数特别长且不想增大包体积时使用。
• @inline(__always)：重视使用内敛优化。函数很小且希望提高效率时使用（其实编译器也会做相应的优化，所以这样声明也不会提高速度）。

3.总结

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Reference：

Understanding Swift Performance

Optimizing Swift Performance

Swift 中的方法调用（Method Dispatch）（一） - 概述

Swift方法调用

Swift方法调用