Objective-C Direct Methods

commit :

Implement attribute((objc_direct)), attribute((objc_direct_me… · llvm/llvm-project@d4e1ba3

Clang 13 新增了 objc_direct 声明，对应的 Xcode 版本为 12 。使用 objc_direct 标记的 Objective-C 方法为直接派发方法。 direct 方法在调用时类似于静态方法，降低了一定的性能损耗，但是也牺牲了 Objective-C 的一些特性。

direct 方法的消息发送会像 C 函数那样直接调用实现，没有走 Objective-C 的消息发送流程。这里速度会比较快和有可能进行函数内联，这同时意味着方法不能够被重写或者动态替换。因此 direct 方法不会出现在 class 的方法列表中，可以减少代码段的大小。虽然说 direct 方法会当做 C 函数来进行静态调用，但是它仍然遵循以下 Objective-C 语义：

如果接收者为 nil ，则不会进行任何处理和返回方法返回值中对应的 zero 值；
调用 direct 方法也会触发 class 的初始化，包括调用 +initiablize 方法；
保留方法选择器的隐式参数 _cmd ，但是如果 _cmd 参数没有在方法中进行调用，那么实现中将不会保留对 _cmd 的引用，以减少代码段的大小。

同时不支持以下操作：

在 protocol 中声明 direct 方法；
在子类重写 direct 方法；
在子类中重写非 direct 方法，同时定义为 direct ；
相同的方法在不同的类接口中对 direct 的声明不一致；
在 interface 和 implement 中对 direct 的声明不一致；
不可以通过 @selector 和方法名来获取 direct 方法的 SEL 。

class 的 interface 包括了 class 的 @interface block ，extensions ， categories ，protocol 和父类的 interface 。

Objective-C 属性也支持声明为 direct 属性，在没有显示声明 getter 和 setter 的前提下，会默认声明为 direct 。

如果需要批量声明，可以使用 objc_direct_members 声明。可以在 @interface 或者 @implementation 中进行声明，对应的 .m 中的方法都会被设为 direct 。当 objc_direct_members 放置在 @interface 时，只有出现在 @interface 的方法会设置为 direct ，这包括了属性的隐式方法声明。

如果在 @implementation 中进行声明，除了已在其它 @interface 声明为 non-direct 的方法，其它方法都会声明为 direct 。

如果没办法保证外部调用会如何处理方法，那么比较保守的策略就是只处理 .m 里的私有方法和属性。

Pierre H. 🔥🌸 on Twitter: “About objc_direct, a thread.I should have probably anticipated that people would raise eyebrows and spent more time explaining the point in the LLVM commit, so here it is… https://t.co/zgnaKD6n4A / Twitter”

这条推下面详细说明了 Objective-C 消息发送机制带来的损耗，主要包括以下四方面：

代码段大小，由于需要查找方法指针 IMP ，所以需要传递 sekf 和 _cmd 参数。每次调用会带来额外 8 字节的消耗，由于 objc_msgSend 的调用非常频繁，所以 8 字节叠加后占比非常大。在 CloudKit 中，这两个指令占了 __text 段 10.7% 的大小；
优化阻碍，为了更强的动态性和 ARC 等特性， Objective-C 要求编译器做出巨大的保护性编程。拒绝内联是比较明显的一个问题，还有的是在获取可读的 integer 属性时也会带来影响，ARC 会插入 objc_retain()/objc_releas() 方法包围属性的 getter 方法；
静态元数据，每个 Objective-C 的方法都会增加 150-250 字节大小。
- 类的方法列表中会增加 24 字节；
- 方法的 type 字符串超过 60 字节，如果不使用 NSInvocation 则没有不需要该字符串；
- 方法的选择器平均为 20+ 字节。
运行时元数据，为了加快消息发送的速度，运行时会创建 IMP 缓存，即使是一些只调用一次的方法，也会带进程带来负担，同时由于运行时初始化时需要重定位指针，也会对启动性能带来影响。

Objective-C Direct Methods

大多数情况下， direct 方法其实不会带来明显的性能收益， objc_msgSend 的处理速度其实非常快，这得益于极其侵略的缓存策略，广泛的底层优化以及现代处理器的进步。在存量代码比较多的情况下，把方法改写为 direct 会减少一定的代码段大小。

Direct Calls with Objective-C

性能相关数据：

PSPDFKit 替换了 3717 个方法，减少了 700 KB ，平均每个方法减少了 200 字节。

建议只在内部属性或者方法中使用，在公开的属性或者方法中使用时，如果有新开启 direct ，上层有调用相关接口的二进制库都需要重新编译。†

Objective-C Direct Methods