前言
在探究 alloc 底层原理之前，我们先做个简单的测验，下面分别输出对象的内容，对象的地址，以及对象指针的地址代码和打印如下：
LWPerson * objc = [LWPerson alloc];
LWPerson * objc1 = [objc init];
LWPerson * objc2 = [objc init];
NSLog(@"%@--%p--%p",objc,objc,&objc);
NSLog(@"%@--%p--%p",objc1,objc1,&objc1);
NSLog(@"%@--%p--%p",objc2,objc2,&objc2);
<LWPerson: 0x10065aee0>--0x10065aee0--0x7ffeefbff4f0
<LWPerson: 0x10065aee0>--0x10065aee0--0x7ffeefbff4e8
<LWPerson: 0x10065aee0>--0x10065aee0--0x7ffeefbff4e0
结论：从上面打印的结果分析，打印的内容，对象的地址是一样的，但是对象指针的地址是不一样的，为什么呢 ？
原因如下图：
下面就是我们要探究的内容 ，在初始化对象时，alloc做了什么？init又做了什么？new和alloc，init 之间有何关系呢？
准备工作
- 下载源码 objc4-779.1
- 编译源码（后续补上）
alloc源码探索
根据源码工程，点击进入alloc， 流程图如下
代码流程如下首先点击进入 alloc
+ (id)alloc {
return _objc_rootAlloc(self);
}
再点击进入 _objc_rootAlloc
id _objc_rootAlloc(Class cls)
{
return callAlloc(cls, false/*checkNil*/, true/*allocWithZone*/);
}
再点击进入 callAlloc
static ALWAYS_INLINE id
callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false)
{
#if __OBJC2__
if (slowpath(checkNil && !cls)) return nil;
//判断有类是否实现自定义的 +allocWithZone ，没有则进入if条件句
if (fastpath(!cls->ISA()->hasCustomAWZ())) {
return _objc_rootAllocWithZone(cls, nil);
}
#endif
// No shortcuts available.
if (allocWithZone) {
return ((id(*)(id, SEL, struct _NSZone *))objc_msgSend)(cls, @selector(allocWithZone:), nil);
}
return ((id(*)(id, SEL))objc_msgSend)(cls, @selector(alloc));
}
再点击进入_objc_rootAllocWithZone
id _objc_rootAllocWithZone(Class cls, malloc_zone_t *zone __unused)
{
// allocWithZone under __OBJC2__ ignores the zone parameter
return _class_createInstanceFromZone(cls, 0, nil,
OBJECT_CONSTRUCT_CALL_BADALLOC);
}
此时走入真正的核心代码，点击进入_class_createInstanceFromZone
从源代码可以看出 _class_createInstanceFromZone方法中有核心三部分需要实现
-
cls->instanceSize： 计算内存大小 -
(id)calloc(1, size)： 开辟内存，返回地址指针 -
obj->initInstanceIsa：初始化指针，和类关联起来
cls->instanceSize：计算内存大小
size_t instanceSize(size_t extraBytes) const {
//快速计算内存大小
if (fastpath(cache.hasFastInstanceSize(extraBytes))) {
return cache.fastInstanceSize(extraBytes);
}
//计算类中所有属性需要的内存大小 extraBytes额外字节数一般是0
size_t size = alignedInstanceSize() + extraBytes;
// CF requires all objects be at least 16 bytes.
//最小返回16字节
if (size < 16) size = 16;
return size;
}
点击进入 cache.fastInstanceSize
size_t fastInstanceSize(size_t extra) const
{
ASSERT(hasFastInstanceSize(extra));
if (__builtin_constant_p(extra) && extra == 0) {
return _flags & FAST_CACHE_ALLOC_MASK16;
} else {
size_t size = _flags & FAST_CACHE_ALLOC_MASK;
// remove the FAST_CACHE_ALLOC_DELTA16 that was added
// by setFastInstanceSize
return align16(size + extra - FAST_CACHE_ALLOC_DELTA16);
}
}
点击进入 align16 (16字节对齐)
static inline size_t align16(size_t x) {
return (x + size_t(15)) & ~size_t(15);
}
为什么需要16字节对齐
-
cpu读取数据是以固定字节块来读取的，这是一个用空间换取时间的做法，如果频繁的读取字节未对齐的数据，降低了CPU的性能和读取速度。 - 更安全 由于在一个对象中isa指针是占8个字节，如果不进行节对齐 ，对象之间就会紧挨着，容易造成访问混乱。16字节对齐，会预留部分空间，访问更安全
我们探究下align16方法的具体实现 已 align16(8)为例
x = 8, (x + size_t(15)) & ~size_t(15),
~(取反)
150000 0000 0000 1111
x + size_t(15) = 230000 0000 0001 0111
~151111 1111 1111 0000
最后一步： 23 & ~150000 0000 0001 0111&1111 1111 1111 0000
结果：0000 0000 0001 000016
总结：其实这种算法和 >> 4 << 4 是一样的，得出的结果就是16 的倍数，不足16的全部抹去。
calloc 开辟内存，返回地址指针
obj = (id)calloc(1, size);
首先由instanceSize 计算出需要的内存大小，然后向系统申请size大小的内存，返回给objc，因此objc是指向内存地址的指针，下面我们通过断点打印的方法来验证下
发现在没有calloc之前只打印了cls类名，calloc后打印的是一个16进制的指针地址，说明已经开辟了内存，但是和平常见到的地址指针(<LWPerson: 0x101b08b50>)不一样，为什么呢？
- 主要是
objc没有和cls进行关联（下面要探索的） - 同时也验证了
calloc只是开辟了内存
obj->initInstanceIsa 初始化指针 ，和类关联起来
obj->initInstanceIsa(cls, hasCxxDtor);
inline void
objc_object::initInstanceIsa(Class cls, bool hasCxxDtor)
{
ASSERT(!cls->instancesRequireRawIsa());
ASSERT(hasCxxDtor == cls->hasCxxDtor());
initIsa(cls, true, hasCxxDtor);
}
具体的
isa结构和源码探究，会在后面单独讲
在isa指针初始化以后，打印objc，指针已经与类已经关联
总结：
alloc 的核心作用就是开辟内存，通过isa指针和类关联
init 源码探究
+ (id)init {
return (id)self;
}
- (id)init {
return _objc_rootInit(self);
}
id
_objc_rootInit(id obj)
{
// In practice, it will be hard to rely on this function.
// Many classes do not properly chain -init calls.
return obj;
}
-
init的类方法和实例方法返回的对象本身 - 不同的是类方法返回的是
id类型的self，可以提供给开发者更多的自由去自定义 ，通过id实现强转，返回我们需要的类型
new探究
+ (id)new {
return [callAlloc(self, false/*checkNil*/) init];
}
源码显示 走了callAlloc的方法流程，然后走了init方法 ，所以 new看做是alloc + init
-
alloc + init可以重写init方法，提供开发者更多的自由 -
new是对(alloc+init)进行了封装，无法在初始化的时候添加其它的需求
