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分析
在我们的main.m中输入以下代码：
#import <Foundation/Foundation.h>
int main(int argc, const char * argv[]) {
NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
return 0;
}
这段代码相信大家一眼就能看懂。那么，在代码
NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
执行的过程中究竟发生了什么，大家是否了解呢。本文就带大家研究一下alloc函数的实现过程。
alloc函数
进入 alloc函数，我们不难发现在文件NSObject.m中已经有其实现：
+ (id)alloc {
return _objc_rootAlloc(self);
}
我们继续查看_objc_rootAlloc函数：
id
_objc_rootAlloc(Class cls)
{
return callAlloc(cls, false/*checkNil*/, true/*allocWithZone*/);
}
继续查看函数callAlloc：
callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false)
{
if (slowpath(checkNil && !cls)) return nil;
#if __OBJC2__
if (fastpath(!cls->ISA()->hasCustomAWZ())) {
// No alloc/allocWithZone implementation. Go straight to the allocator.
// fixme store hasCustomAWZ in the non-meta class and
// add it to canAllocFast's summary
if (fastpath(cls->canAllocFast())) {
// No ctors, raw isa, etc. Go straight to the metal.
bool dtor = cls->hasCxxDtor();
id obj = (id)calloc(1, cls->bits.fastInstanceSize());
if (slowpath(!obj)) return callBadAllocHandler(cls);
obj->initInstanceIsa(cls, dtor);
return obj;
}
else {
// Has ctor or raw isa or something. Use the slower path.
id obj = class_createInstance(cls, 0);
if (slowpath(!obj)) return callBadAllocHandler(cls);
return obj;
}
}
#endif
// No shortcuts available.
if (allocWithZone) return [cls allocWithZone:nil];
return [cls alloc];
}
这段比较长，我们稍微分析一下：
#if __OBJC2__
用于判断objective-c 版本，是不是2.0，目前我们使用的objective-c版本都是此版本。
slowpath和fastpath
其内部实现如下
#define fastpath(x) (__builtin_expect(bool(x), 1))
#define slowpath(x) (__builtin_expect(bool(x), 0))
因此其实就是了解__builtin_expect这个指令：
__builtin_expect这个指令是gcc引入的，作用是允许程序员将最有可能执行的分支告诉编译器。这个指令的写法为：__builtin_expect(EXP, N)。
意思是：EXP==N的概率很大。
所以fastpath的含义是，为1的概率大，slowpath的含义是为0的概率大。
知道了这几点，相信以上代码应该能大致读懂，将以上代码进行注释和省略部分宏定义如下：
static ALWAYS_INLINE id
callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false)
{
if (slowpath(checkNil && !cls)) return nil;
//如果该对象没有自己的allocWithZone方法需要实现
if (fastpath(!cls->ISA()->hasCustomAWZ())) {
//查看一下类是否能快速分配内存
if (fastpath(cls->canAllocFast())) {
//查看一下类是否有析构函数
bool dtor = cls->hasCxxDtor();
//分配内存，给obj对象
id obj = (id)calloc(1, cls->bits.fastInstanceSize());
//如果分配失败，那么交给错误处理
if (slowpath(!obj)) return callBadAllocHandler(cls);
//初始化obj的isa
obj->initInstanceIsa(cls, dtor);
return obj;
}
else {
id obj = class_createInstance(cls, 0);
if (slowpath(!obj)) return callBadAllocHandler(cls);
return obj;
}
}
//如果allocWithZone 为true，则实现allocWithZone 方法
if (allocWithZone) return [cls allocWithZone:nil];
return [cls alloc];
}
看过笔者前面文章的读者应该能大致理解上面代码的含义了。主要运行了如下逻辑：
- 创建对象并分配内存
- 初始化isa属性
创建对象这个不多说了，无非是获取对象大小，然后分配内存。初始化isa这一步其实还有一些逻辑，进入方法initInstanceIsa可以看到：
inline void
objc_object::initInstanceIsa(Class cls, bool hasCxxDtor)
{
assert(!cls->instancesRequireRawIsa());
assert(hasCxxDtor == cls->hasCxxDtor());
initIsa(cls, true, hasCxxDtor);
}
继续进入方法：initIsa：
inline void
objc_object::initIsa(Class cls, bool nonpointer, bool hasCxxDtor)
{
assert(!isTaggedPointer());
if (!nonpointer) {
isa.cls = cls;
} else {
assert(!DisableNonpointerIsa);
assert(!cls->instancesRequireRawIsa());
isa_t newisa(0);
#if SUPPORT_INDEXED_ISA
assert(cls->classArrayIndex() > 0);
newisa.bits = ISA_INDEX_MAGIC_VALUE;
newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
newisa.indexcls = (uintptr_t)cls->classArrayIndex();
#else
newisa.bits = ISA_MAGIC_VALUE;
newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
newisa.shiftcls = (uintptr_t)cls >> 3;
#endif
isa = newisa;
}
}
这里对以上代码做个初步分析：
TaggedPointer
暂不做介绍，大家可以先不用理解，后面的文章会给出分析。
SUPPORT_INDEXED_ISA
表示 isa_t 中存放的 Class 信息是 Class 的地址，还是一个索引(根据该索引可在类信息表中查找该类结构地址)。经测试，iOS 设备上 SUPPORT_INDEXED_ISA 是 0。
因此以上代码可以简写成：
inline void
objc_object::initIsa(Class cls, bool nonpointer, bool hasCxxDtor)
{
assert(!isTaggedPointer());
if (!nonpointer) {
isa.cls = cls;
} else {
assert(!DisableNonpointerIsa);
assert(!cls->instancesRequireRawIsa());
//创建isa对象
isa_t newisa(0);
//设置占位bits
newisa.bits = ISA_MAGIC_VALUE;
//有无析构函数
newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
//我们熟悉的存储对象类信息的字段
newisa.shiftcls = (uintptr_t)cls >> 3;
//赋值
isa = newisa;
}
}
init函数
init函数的实现相对来说非常简单了，我们看一下他的调用栈：
- (id)init {
return _objc_rootInit(self);
}
继续分析_objc_rootInit：
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;
}
总结
本文通过分析代码：
NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
带领大家分析了一下对象的创建过程，希望对大家理解对象创建有一定帮助。
本文完整版详见笔者小专栏：https://xiaozhuanlan.com/runtime
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