iOS对alloc、init、new探索

对于iOS开发者来说alloc、init、new使用非常频繁，那么接下来说说本人的理解。

准备工作：

• 本文以 objc4-781 为例
• 导入开源框架方法，我暂时没有写，暂时参考这位英雄的简书链接，在此我非常的感谢这位英雄。

1、alloc做了什么？

• 根据源码可得知流程，如下图
  

  alloc源码流程图.png
  其中instanceSize、calloc、initInstanceIsa这三个函数最为重要，我们来分析一下。
  • instanceSize函数

size_t instanceSize(size_t extraBytes) const {
        if (fastpath(cache.hasFastInstanceSize(extraBytes))) {
            return cache.fastInstanceSize(extraBytes);
        }

        size_t size = alignedInstanceSize() + extraBytes;
        // CF requires all objects be at least 16 bytes.
        if (size < 16) size = 16;
        return size;
    }

根据断点执行cache.fastInstanceSize函数

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);
        }
    }

根据断点执行align16函数

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

总结：instanceSize函数分析需要开辟内存大小作用，其中align16函数使用了16字节对齐算法。

• calloc函数，开辟根据instanceSize函数分析出来的内存大小

obj = (id)calloc(1, size);

• initInstanceIsa函数，初始化一个isa指针，并将isa指针指向申请的内存地址，在将指针与类进行关联

inline void 
objc_object::initInstanceIsa(Class cls, bool hasCxxDtor)
{
    ASSERT(!cls->instancesRequireRawIsa());
    ASSERT(hasCxxDtor == cls->hasCxxDtor());

    initIsa(cls, true, hasCxxDtor);
}

inline void 
objc_object::initIsa(Class cls, bool nonpointer, bool hasCxxDtor) 
{ 
    ASSERT(!isTaggedPointer()); 
    
    if (!nonpointer) {
        isa = isa_t((uintptr_t)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;
        // isa.magic is part of ISA_MAGIC_VALUE
        // isa.nonpointer is part of ISA_MAGIC_VALUE
        newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
        newisa.indexcls = (uintptr_t)cls->classArrayIndex();
#else
        newisa.bits = ISA_MAGIC_VALUE;
        // isa.magic is part of ISA_MAGIC_VALUE
        // isa.nonpointer is part of ISA_MAGIC_VALUE
        newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
        newisa.shiftcls = (uintptr_t)cls >> 3;
#endif

        // This write must be performed in a single store in some cases
        // (for example when realizing a class because other threads
        // may simultaneously try to use the class).
        // fixme use atomics here to guarantee single-store and to
        // guarantee memory order w.r.t. the class index table
        // ...but not too atomic because we don't want to hurt instantiation
        isa = newisa;
    }
}

2、init做了什么？

- (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;
}

源码看返回了self本身，为啥还要写init？init是一个构造方法 ，是通过工厂设计（工厂方法模式）,主要是用于给用户提供构造方法入口。

3、new做了什么？

+ (id)new {
    return [callAlloc(self, false/*checkNil*/) init];
}

源码看new等价于alloc + init

4、补充16字节对齐算法理解

16字节对齐的需要

• 通常内存是由一个个字节组成的，cpu在存取数据时，并不是以字节为单位存储，而是以块为单位存取，块的大小为内存存取力度。频繁存取字节未对齐的数据，会极大降低cpu的性能，所以可以通过减少存取次数来降低cpu的开销
• 16字节对齐，是由于在一个对象中，第一个属性isa占8字节，当然一个对象肯定还有其他属性，当无属性时，会预留8字节，即16字节对齐，如果不预留，相当于这个对象的isa和其他对象的isa紧挨着，容易造成访问混乱
  16字节对齐后，可以加快CPU读取速度，同时使访问更安全，不会产生访问混乱的情况

例子align16（9）

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

• 9 + 15 = 24 = 0000 0000 0001 1000
• 15 = 0000 0000 0000 1111,~15(取反15) = 1111 1111 1111 0000
• &的算法规则：两个为1才为1，则为0。所以24 & ~15 = 0000 0000 0001 0000 = 16
• align16（9） = 16