面试题：深入理解Objective-C方法签名与消息转发

Question

假设在一个复杂的Objective-C项目中，存在多层继承关系，且子类和父类都可能对某些方法进行了动态方法解析和消息转发处理。当向一个实例发送一条最终通过完整消息转发机制处理的消息时，详细描述方法签名在整个消息转发过程（包括动态方法解析、备用接收者、完整转发）中的变化、传递和作用，同时分析如果方法签名设计不合理可能导致的问题及解决方案。

Answer 1

1. 动态方法解析阶段

• 变化：在动态方法解析阶段，当向实例发送一个未知消息时，运行时系统首先会调用类的 + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel 方法（对于实例方法）或 + (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel 方法（对于类方法）。此时方法签名尚未改变，它作为参数 sel 传递进来，用于判断是否需要动态添加方法实现。
• 传递：该 SEL 从消息发送处传递到这个类方法中，以确定是否动态解析此方法。
• 作用：如果此方法返回 YES，则会动态添加方法实现，并且后续会根据这个 SEL 对应的方法签名进行正常的方法调用流程。如果返回 NO，则进入备用接收者阶段。

2. 备用接收者阶段

• 变化：方法签名依然保持最初发送消息时的 SEL 不变。
• 传递：SEL 从动态方法解析流程传递到 - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector 方法中。
• 作用：该方法返回一个能够处理此 SEL 对应消息的备用对象。如果返回非 nil 对象，消息将转发给这个备用对象处理，使用的还是最初的方法签名。若返回 nil，则进入完整转发阶段。

3. 完整转发阶段

• 变化：首先会调用 - (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector 方法，在此方法中需要根据 aSelector 创建并返回一个合适的 NSMethodSignature 对象。这个过程中方法签名从简单的 SEL 转化为完整的 NSMethodSignature，它包含了方法的参数类型、返回值类型等详细信息。
• 传递：SEL 传递到这个方法用于生成 NSMethodSignature。生成后的 NSMethodSignature 会传递到 - (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation 方法中。
• 作用：methodSignatureForSelector: 方法返回的 NSMethodSignature 用于创建 NSInvocation 对象，NSInvocation 会包装消息的参数和返回值。在 forwardInvocation: 方法中，就可以根据这个 NSMethodSignature 对消息进行重新定向，例如转发给其他对象处理。

方法签名设计不合理可能导致的问题

• 参数类型不匹配：如果在 methodSignatureForSelector: 中生成的 NSMethodSignature 参数类型与实际调用者期望的不一致，会导致运行时错误，如数据损坏或程序崩溃。
• 返回值类型错误：同样，返回值类型设置错误，会使调用者无法正确处理返回结果，可能导致错误的数据处理。

解决方案

• 仔细设计和校验：在创建 NSMethodSignature 时，要确保参数类型和返回值类型与实际方法实现相匹配。可以通过在类的文档中明确方法签名要求，以及在开发过程中进行单元测试来保证。
• 一致性维护：如果方法签名发生变化，要同时更新 methodSignatureForSelector: 方法中的生成逻辑，确保整个消息转发过程中方法签名的一致性。