iOS NSObject.mm源码解析
2017-06-12 本文已影响228人
晨寂
这里是有篇文章对于Obj 对象生成过程进行详细说明的文章，个人感觉很不错
Objc 对象的今生今世
alloc
首先看下alloc，这是从苹果官方源代码objc4/objc4-706/runtime/NSObject.mm下载下来提交到github上的，因为苹果官方页面实在太慢了…
这是NSObject.mm源码的github地址，点击跳转
+ (id)alloc {
return _objc_rootAlloc(self);
}
id _objc_rootAlloc(Class cls)
{
return callAlloc(cls, false/*checkNil*/, true/*allocWithZone*/);
}
说明一下callAlloc的三个参数
- cls：类信息（如NSString）
- checkNil：是否需要检查cls为不为nil
- allocWithZone：是否使用NSZone，如果直接调用alloc的话，系统会在默认的NSZone里面分配内存。
进入 callAlloc的实现：
// Call [cls alloc] or [cls allocWithZone:nil], with appropriate
// shortcutting optimizations.
static ALWAYS_INLINE id callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false)
{
if (checkNil && !cls) return nil;
#if __OBJC2__
if (! 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 (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 (!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 (!obj) return callBadAllocHandler(cls);
return obj;
}
}
#endif
// No shortcuts available.
if (allocWithZone) return [cls allocWithZone:nil];
return [cls alloc];
}
首先 #if __ OBJC2 __ 这个表示object-c 2.0 版本才有的功能
这里代码比较多，我们先看看cls->ISA()->hasCustomAWZ()，源码在这
// objc-runtime-new.h
// class or superclass has default alloc/allocWithZone: implementation
// Note this is is stored in the metaclass.
bool hasCustomAWZ() {
return ! bits.hasDefaultAWZ();
}
bool hasDefaultAWZ( ) {
return data()->flags & RW_HAS_DEFAULT_AWZ;
}
bool canAllocFast() {
return false;
}
RW_HAS_DEFAULT_AWZ 这个是用来标示当前的class或者是superclass是否有默认的alloc/allocWithZone。
所以这里hasDefaultAWZ( )方法是用来判断当前class是否有默认的allocWithZone。
这里代码比较绕口，这样改写一下
if (! cls->ISA()->hasCustomAWZ() )
转变 ->
if( bits.hasDefaultAWZ()) )
转变 ->
if( data()->flags & RW_HAS_DEFAULT_AWZ )
这样看就清晰了，这句话就是判断我们或者superclass没有在 重写 alloc / allocWithZone方法，如果我们已经重写，则系统调用我们的方法。鉴于NSZone已经废弃了，所以基本是在判断alloc。
关于NSZone的，可以看我这篇文章的后半部分（NSZone源码解析）：https://www.jianshu.com/p/633f2b1c5dd3
另外，可能有人会在源码注意到，canAllocFast和hasDefaultAWZ都是有另外一种实现的
// objc-runtime-new.h
#if FAST_HAS_DEFAULT_AWZ
bool hasDefaultAWZ() {
return getBit(FAST_HAS_DEFAULT_AWZ);
}
...
#if FAST_ALLOC
bool canAllocFast() {
return bits &; FAST_ALLOC;
}
...
这里为什么没有写出来呢？
因为，需要注意这两个方法是有编译条件的
#if FAST_ALLOC
#if FAST_HAS_DEFAULT_AWZ
条件需要有FAST_ALLOC 和 FAST_HAS_DEFAULT_AWZ这两个宏定义，而这两个在 objc-runtime-new.h 有定义
// objc-runtime-new.h
// Values for class_rw_t->flags or class_t->bits
// These flags are optimized for retain/release and alloc/dealloc
// 64-bit stores more of them in class_t->bits to reduce pointer indirection.
#if !__LP64__
...
#elif 1
...
#else
// summary bit for fast alloc path: !hasCxxCtor and
// !instancesRequireRawIsa and instanceSize fits into shiftedSize
// hasCxxCtor是判断当前class或者superclass 是否有.cxx_construct构造方法的实现。
// FAST_ALLOC means
// FAST_HAS_CXX_CTOR is set
// FAST_REQUIRES_RAW_ISA is not set
// FAST_SHIFTED_SIZE is not zero
// FAST_ALLOC does NOT check FAST_HAS_DEFAULT_AWZ because that
// bit is stored on the metaclass.
#define FAST_ALLOC (1UL<<50)
// class or superclass has default alloc/allocWithZone: implementation
// Note this is is stored in the metaclass.
#define FAST_HAS_DEFAULT_AWZ (1UL<<48)
#end
首先 if !__ LP64 __ 是处理32位系统的，这里暂时不考虑，然后这里需要注意的是 elif 1，就是else if(1) 的简写！
也就是说，#else 不会被编译了！那么上面两个条件 FAST_ALLOC 和 FAST_HAS_DEFAULT_AWZ就不成立了！
在 objc-runtime-new.h 绕了好多源码，现在再回到 alloc 和 allocWithZone 这两个方法的实现
+ (id)alloc {
return _objc_rootAlloc(self);
}
// Replaced by ObjectAlloc
+ (id)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone {
return _objc_rootAllocWithZone(self, (malloc_zone_t *)zone);
}
id _objc_rootAlloc(Class cls)
{
return callAlloc(cls, false/*checkNil*/, true/*allocWithZone*/);
}
id _objc_rootAllocWithZone(Class cls, malloc_zone_t *zone)
{
id obj;
#if __OBJC2__
// allocWithZone under __OBJC2__ ignores the zone parameter
(void)zone;
obj = class_createInstance(cls, 0);
#else
if (!zone || UseGC) {
obj = class_createInstance(cls, 0);
}
else {
obj = class_createInstanceFromZone(cls, 0, zone);
}
#endif
if (!obj) obj = callBadAllocHandler(cls);
return obj;
}
id class_createInstance(Class cls, size_t extraBytes)
{
return _class_createInstanceFromZone(cls, extraBytes, nil);
}
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())) {
// 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];
}
到这里就可以看明白，alloc 和 allocWithZone 基本是靠这两个方法：class_createInstance 和 initInstanceIsa 进行初始化Objc对象，那么我们接下来再看看这两个方法是干什么的
先看看 initInstanceIsa
// objc-object.h
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.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;
// 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
isa = newisa;
}
}
initInstanceIsa 里面是初始化 isa 指针的操作。
再看看class_createInstance
// objc-runtime-new.mm
id class_createInstance(Class cls, size_t extraBytes)
{
return _class_createInstanceFromZone(cls, extraBytes, nil);
}
id class_createInstanceFromZone(Class cls, size_t extraBytes, void *zone)
{
return _class_createInstanceFromZone(cls, extraBytes, zone);
}
static __attribute__((always_inline))
id _class_createInstanceFromZone(Class cls, size_t extraBytes, void *zone,
bool cxxConstruct = true,
size_t *outAllocatedSize = nil)
{
if (!cls) return nil;
assert(cls->isRealized());
// Read class's info bits all at once for performance
bool hasCxxCtor = cls->hasCxxCtor();
bool hasCxxDtor = cls->hasCxxDtor();
bool fast = cls->canAllocNonpointer();
size_t size = cls->instanceSize(extraBytes);
if (outAllocatedSize) *outAllocatedSize = size;
id obj;
if (!zone && fast) {
obj = (id)calloc(1, size);
if (!obj) return nil;
obj->initInstanceIsa(cls, hasCxxDtor);
}
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);
}
if (cxxConstruct && hasCxxCtor) {
obj = _objc_constructOrFree(obj, cls);
}
return obj;
}
class_createInstance 在初始化内存之后，也是调用initInstanceIsa或者initIsa进行isa指针的设置。
那么就是说 alloc 和 allocWithZone 到最后做的都是同一件事（当然，中间有很多步操作，到时可以再细化描述一下）。
列举下 alloc 整个调用流程
- alloc / allocWithZone
- class_createInstance / initInstanceIsa
- calloc （这里才开始分配内存）
- initIsa （初始化isa指针里面的内容）
init
init的代码相对简单，代码里面只是返回self
// NSObject.mm
// Replaced by CF (throws an NSException)
+ (id)init { // 类方法
return (id)self;
}
- (id)init { // 对象方法
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;
}
最后列举下OC对象的四种状态：
- 创建并持有对象：alloc init
- 持有对象：retain、copy
- 释放对象：release
- 废弃对象：dealloc
