前言
对象创建alloc，alloc是iOS开发中为对象申请开辟内存的方法，那么alloc的底层到底做了哪些，以及alloc是如何申请并且开辟内存的，下面和大家一起探索一下alloc的具体步骤。
alloc探索思路
以下是三种常用的探索手法，也可以跳过直接从alloc底层原理看起
TDPerson *p1 = [TDPerson alloc];
TDPerson *p2 = [p1 init];
TDPerson *p3 = [p1 init];
NSLog(@"%@ —— %p", p1, &p1)
NSLog(@"%@ —— %p", p2, &p2)
NSLog(@"%@ —— %p", p3, &p3)
输出：
<TDPerson: 0x6000032f0218> —— 0x6000032f038
<TDPerson: 0x6000032f0218> —— 0x6000032f030
<TDPerson: 0x6000032f0218> —— 0x6000032f028
1、下断点
control + in 找到 libobjc.A.dylib`objc_alloc (注: 建议用真机，模拟器走x86，真机走的arm64)
2、下符号断点（Symbolic Breakpoint）
断点 alloc { 找到 libobjc.A.dylib`+[NSObject alloc]
3、汇编
打开汇编查看流程 Debug ——> Workflow ——> always show Disassembly
alloc底层原理
上面比较难断点跟踪，为了更加直观的看到objc源码中的方法调用，方便我们断点跟踪，因此配置出了可直接编译运行的源码，配置如：objc4-750源码 + Xcode11 + MacOS 10.15 ios最新支持ios10.14
官方源码下载地址
iOS_objc4-756.2 最新源码编译调试
代码准备好，打上断点，command+左键 开始追踪alloc方法，进入如下流程：
- alloc
+ (id)alloc {
return _objc_rootAlloc(self);
}
- _objc_rootAlloc
_objc_rootAlloc(Class cls) {
return callAlloc(cls, false/*checkNil*/, true/*allocWithZone*/);
}
- callAlloc
static ALWAYS_INLINE id
callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false)
{
if (slowpath(checkNil && !cls)) return nil;
#if __OBJC2__
if (fastpath(!cls->ISA()->hasCustomAWZ())) {
// canAllocFast返回值固定为false，内部调用了一个bits.canAllocFast, 所以创建对象暂时看来只能用到else中的代码
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
if (allocWithZone) return [cls allocWithZone:nil];
return [cls alloc];
}
- class_createInstance
id
class_createInstance(Class cls, size_t extraBytes) {
return _class_createInstanceFromZone(cls, extraBytes, nil);
}
- _class_createInstanceFromZone
在_class_createInstanceFromZone中进行对象size计算instanceSize，内存申请calloc，以及isa初始化initInstanceIsa
_class_createInstanceFromZone(Class cls, size_t extraBytes, void *zone, \
bool cxxConstruct = true, size_t *outAllocatedSize = nil)
{
/* 省略代码 */
size_t size = cls->instanceSize(extraBytes); // 对象size计算
if (outAllocatedSize) *outAllocatedSize = size;
id obj;
if (!zone && fast) {
obj = (id)calloc(1, size); // 开辟了内存空间
if (!obj) return nil;
obj->initInstanceIsa(cls, hasCxxDtor) // 让obj和当前的class关联起来
} else {
if (zone) {
obj = (id)malloc_zone_calloc ((malloc_zone_t *)zone, 1, size);
} else {
obj = (id)calloc(1, size);
}
if (!obj) return nil;
// Use raw pointer isa on the assumption that they might be
// doing something weird with the zone or RR.
obj->initIsa(cls);
}
/* 省略代码 */
}
alloc申请内存（字节对齐）
size_t size = cls->instanceSize(extraBytes); size是如何开辟内存空间呢
- 我们对象需要的内存空间 以 8位倍数进行存储 以 8字节对齐
- 最少16字节
好处：方便计算机读取，以空间换取时间
// 申请地址，此处有16字节限制
size_t instanceSize(size_t extraBytes) {
size_t size = alignedInstanceSize() + extraBytes;
// CF requires all objects be at least 16 bytes.
if (size < 16) size = 16;
return size;
}
// 此方法，用来字节对齐
uint32_t alignedInstanceSize() {
return word_align(unalignedInstanceSize());
}
// 字节对齐的详细方法，WORD_MASK在64位下为7，32位下为3，用来进行字节对齐
static inline size_t word_align(size_t x) {
return (x + WORD_MASK) & ~WORD_MASK;
}
小扩展
init方法
查看init源码，init 直接 return obj; 规范代码，工厂设计模式，交给子类去自定义重写，没有其他实质功能作用
- (id)init {
return _objc_rootInit(self);
}
new方法
查看new源码，内部调用callAlloc 后执行init，得出结论：new = alloc + init
+ (id)new {
return [callAlloc(self, false/*checkNil*/) init];
}
对象属性在内存中的布局
如何查看对象的存储空间 内存 run，常用LLDB命令如：
- register read：读寄存器；x0即是第一个参数的传递者，也是返回值的存储地方。
- x object：以16进制打印这个对象的地址空间，iOS是小端模式 ， 内存 run 是反的。
- x/4xg object：以16进制的方式打印 object 的 4 段内存区域的地址，每一段是 8 个字节大小。
更多LLDB命令可移步参考iOS之LLDB常用命令
附上alloc流程图
