iOS底层系列05 --自定义对象alloc方法的深层次探索

• 先前在alloc init new方法的探索这篇文章中详细阐述了NSObject的alloc方法底层的调用流程，但是不够完善，本篇来探讨自定义对象 alloc方法的底层执行逻辑，首先来回顾一下NSObject的alloc方法；

自定义类YYPerson对象的alloc探索

• 将工程中NSObject改成YYPerson，如下所示：

image.png

• 先将源码中断点置为Disable，重新运行工程，当断点停在main函数的YYPerson *p1 = [YYPerson alloc]时，再将源码中断点打开，这么做是为了保证执行到objc_alloc函数时传进来的参数是YYPerson；

• 接下来的执行流程：callAlloc-> objc_msgSend()-> alloc -> _objc_rootAlloc -> callAlloc -> _objc_rootAllocWithZone ->_class_createInstanceFromZone -> 完成YYPerson对象的alloc流程；

• 可以看出YYPerson的alloc与NSObject的alloc，底层执行流程不太一样，在YYPerson的alloc中 函数callAlloc执行了两次，而在NSObject的alloc中函数callAlloc执行了一次，这是最大的区别；

• 在YYPerson的alloc中，两次执行callAlloc函数时，其内部逻辑为如下图所示：

YYPerson_alloc.png

• 看到这里提出三个问题？
  • 问题一：无论是NSObject系统对象还是自定义YYPerson对象，alloc时底层为什么会首先调用objc_alloc函数而不是调用alloc的函数实现？
  • 问题二：NSObject系统对象和自定义YYPerson对象的alloc底层调用逻辑为什么会存在差异？
  • 问题三：自定义YYPerson对象在第一次alloc时，callAlloc函数会调用两次，为什么在第二次alloc时，callAlloc函数只调用一次？

针对问题一：alloc函数，底层并没有去调用自己的实现而是去调用了objc_alloc函数，猜想很有可能是系统利用Runtime做了method swizzle(方法交换)，这里需要借助LLVM源码进行进一步的分析，LLVM的源码下载很耗时，我借助了别人的截图；

• 打开llvm源码文件，搜索alloc,找到CGObjC.cpp文件

Snip20210204_56.png

• 可以看到这里有明确标注，[self alloc] -> objc_alloc(self)
• 函数中显示，当接收到alloc名称的selector时，调用EmitObjCAlloc函数，我们继续搜索EmitObjCAlloc；

Snip20210204_57.png

• 在这里，我们看到发送了一个objc_alloc消息；
• 到这里，我们已经知道objc4源码中objc_alloc信号是从这发出的；
• 具体的发送机制，后续会做详细的阐述，现在我们只要知道 NSObject的alloc和自定义YYPerson的alloc是系统在LLVM底层做了处理帮我们转发到objc_alloc函数，LLVM在我们编译启动时，就已经处理好了；

针对问题二：现在我们知道对象alloc底层调用：

• 首先会被LLVM处理转发到objc_alloc函数去执行，所以第一次调用callAlloc函数即objc_alloc -> callAlloc，
• 然后判断!cls->ISA()->hasCustomAWZ()：即当前类的cache_t中是否存在alloc/allocWithZone方法，没有就会进入objc_msgSend(cls, @selector(alloc)，第二次调用callAlloc函数 即alloc -> _objc_rootAlloc -> callAlloc ，并将alloc方法缓存到cache_t中；
• 系统类NSObject，cache_t缓存中默认是存在alloc/allocWithZone方法；
• 自定义类YYPerson，cache_t缓存中默认没有alloc/allocWithZone方法；

针对问题三

• 当YYPerson类在第一次alloc时，会两次调用callAlloc函数；
• 当YYPerson类在第二次alloc时，首先消息转发成objc_alloc消息，所以第一次调用callAlloc函数 即objc_alloc -> callAlloc，由于第一次alloc调用之后 cache_t会进行缓存，再次判断!cls->ISA()->hasCustomAWZ()：即当前类的cache_t中是否存在alloc/allocWithZone方法，存在，就不会再执行objc_msgSend(cls, @selector(alloc)，所以callAlloc函数只会调用一次；