iOS底层原理探索—alloc、init、new源码分析

在分析之前，先看下3个变量的 内存地址与指针地址的区别
alloc：

        Animal *a1 = [Animal alloc];
        Animal *a2  = [a1 init];
        Animal *a3  = [a1 init];
        NSLog(@"%@,------%p,------%p",a1,a1,&a1);
        NSLog(@"%@,------%p,------%p",a2,a2,&a2);
        NSLog(@"%@,------%p,------%p",a3,a3,&a3);

分别对3个对象的内容、内存地址、指针地址

image.png

%p -> &p1：是对象的指针地址，
%p -> p1： 是对象指针指向的的内存地址

结论：代码a1、a2、a3指向的内存地址相同，指针地址不同，所有由此得出，开辟内存空间是由alloc来开辟的。

alloc流程

【第一步】源码开始

+ (id)alloc {
    return _objc_rootAlloc(self);
}

【第二步】跳转至_objc_rootAlloc的源码实现

id
_objc_rootAlloc(Class cls)
{
    return callAlloc(cls, false/*checkNil*/, true/*allocWithZone*/);
}

【第三步】跳转至callAlloc

callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false)
{
#if __OBJC2__
    
// checkNil 为false，!cls 也为false ，所以slowpath 为 false，假值判断不会走到if里面，即不会返回nil
    if (slowpath(checkNil && !cls)) return nil;
//判断一个类是否有自定义的 +allocWithZone 实现，没有则走到if里面的实现
    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));
}

如上所示，在calloc方法中，我们无法确定实现走到哪步，可以通过断点调试，判断执行走哪部分逻辑。这里是执行到_objc_rootAllocWithZone

【第四步】跳转至`_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);
}

【第五步】跳转至_class_createInstanceFromZone

static ALWAYS_INLINE id
_class_createInstanceFromZone(Class cls, size_t extraBytes, void *zone,
                              int construct_flags = OBJECT_CONSTRUCT_NONE,
                              bool cxxConstruct = true,
                              size_t *outAllocatedSize = nil)
{
    ASSERT(cls->isRealized());

    // Read class's info bits all at once for performance
    bool hasCxxCtor = cxxConstruct && cls->hasCxxCtor();
    bool hasCxxDtor = cls->hasCxxDtor();
    bool fast = cls->canAllocNonpointer();
    size_t size;
    ////计算需要开辟的内存大小，传入的extraBytes 为 0
    size = cls->instanceSize(extraBytes);
    if (outAllocatedSize) *outAllocatedSize = size;

    id obj;
    if (zone) {
        obj = (id)malloc_zone_calloc((malloc_zone_t *)zone, 1, size);
    } else {
        // alloc 开辟内存的地方
        obj = (id)calloc(1, size);
    }
    if (slowpath(!obj)) {
        if (construct_flags & OBJECT_CONSTRUCT_CALL_BADALLOC) {
            return _objc_callBadAllocHandler(cls);
        }
        return nil;
    }

    if (!zone && fast) {
        //将cls与指针进行绑定
        obj->initInstanceIsa(cls, hasCxxDtor);
    } else {
        // Use raw pointer isa on the assumption that they might be
        // doing something weird with the zone or RR.
        obj->initIsa(cls);
    }

    if (fastpath(!hasCxxCtor)) {
        return obj;
    }

    construct_flags |= OBJECT_CONSTRUCT_FREE_ONFAILURE;
    return object_cxxConstructFromClass(obj, cls, construct_flags);
}

该方法主要做了3件事
cls->instanceSize：计算出需要的空间大小
obj = (id)calloc：向系统申请开辟内存，返回地址指针
obj->initInstanceIsa： //将内存地址与cls绑定

1.跳转至instanceSize源码中

    size_t instanceSize(size_t extraBytes) const {
        //编译器快速计算内存大小
        if (fastpath(cache.hasFastInstanceSize(extraBytes))) {
            return cache.fastInstanceSize(extraBytes);
        }
        // 计算类中所有属性的大小 + 额外的字节数0
        size_t size = alignedInstanceSize() + extraBytes;
        // CF requires all objects be at least 16 bytes.
        //如果size 小于 16，最小取16
        if (size < 16) size = 16;
        return size;
    }

2.断点调试，会执行到cache.fastInstanceSize方法，计算内存大小

    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);
        }
    }

3.跳转至align16方法，此方法为16字节对齐方法

static inline size_t align16(size_t x) {
    return (x + size_t(15)) & ~size_t(15);
}

init：

image.png

调用init直接就返回了自身，说明init只是个单纯的构造函数，方便开发者进行自定义

new:

image.png

new的调用直接走了callAlloc这个方法，与alloc相似，不过不能进行自定义 不推荐使用