01 - alloc init new 流程,源码解析
一. 源码探索的三种方式
在OC中我们以alloc为例,查找alloc所在的源码库
1.符号断点
添加 symBolic Breakpoin
- 选择断点
symBolic Breakpoint - 输入
alloc添加符号断点 - 先将这个符号断点关闭,在main 的
Person *person = [Person alloc];打断点,运行. -
当程序断点在Persion部分后将符号断点打开,断点下一步如图:
从下图可以看出 alloc 的源码位于libobjc.A.dylib库
结果
2. control + step into
- 在main 的
Person *person = [Person alloc];打断点,运行
-当断在alloc处时,使用control + step into进入 如图;
跳转结果
- 加符号断点
objc_alloc后发现显示其源码所在libobjc.A.dylib
3 .汇编查找
- 在main 的
Person *person = [Person alloc];打断点,运行 - xcode 工具栏 选择
Debug --> Debug Workflow --> Always Show Disassembly,显示反汇编 . - 使用
control + step into进入
结果
- 加符号断点
objc_alloc后发现显示其源码所在libobjc.A.dylib
注意（以下是Apple 提供的源码下载地址）：
1、Apple 所有开源源码汇总地址，根据相应的版本查找对应的源码，以mac 10.15为例: macOS --> 10.15 --> 选择10.15 --> 搜索 objc
2、Apple 比较直接的源码下载地址，直接搜索想要下载的源码名称即可，例如objc：直接搜索 objc --> objc4/ --> 选择相应的objc的版本
二 alloc 流程 源码解析
准备工作: 下载 objc4-781 源码并编译
alloc流程
- 1 .根据
[Person alloc]方法进入alloc源码
方法跳转 [ NSObjc alloc]
+ (id)alloc {
return _objc_rootAlloc(self);
}
但当我们运行调试时发现先走的是
// Calls [cls alloc].
id
objc_alloc(Class cls)
{
return callAlloc(cls, true/*checkNil*/, false/*allocWithZone*/);
}
这里我们先在下一篇文章中讨论,涉及到LLVM优化 也是我们创建的类与系统类如NSObject alloc方法一点区别
- 2
//第二层
// Base class implementation of +alloc. cls is not nil.
// Calls [cls allocWithZone:nil].
id
_objc_rootAlloc(Class cls)
{
return callAlloc(cls, false/*checkNil*/, true/*allocWithZone*/);
}
-3 通过断点调试发现走_objc_rootAllocWithZone方法
// Call [cls alloc] or [cls allocWithZone:nil], with appropriate
// shortcutting optimizations.
static ALWAYS_INLINE id
//#define ALWAYS_INLINE inline __attribute__((always_inline))
// ALWAYS_INLINE强制开启 inline inline 是一种降低函数调用成本的方法，其本质是在调用声明为 inline 的函数时，会直接把函数的实现替换过去，这样减少了调用函数的成本。 是一种以空间换时间的做法
callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false)
{
#if __OBJC2__
//这里会进行 slowpath fastpath判断
//#define fastpath(x) (__builtin_expect(bool(x), 1)) x可能为真
//#define slowpath(x) (__builtin_expect(bool(x), 0)) x很可能为假
if (slowpath(checkNil && !cls)) return nil;
if (fastpath(!cls->ISA()->hasCustomAWZ())) { //cls->ISA()->hasCustomAWZ()判断一个类是否有自定义的 +allocWithZone 实现 如果有 值会存储在metaclass中
return _objc_rootAllocWithZone(cls, nil);
}
#endif
// No shortcuts available.没有可用的编译器优化
if (allocWithZone) {
return ((id(*)(id, SEL, struct _NSZone *))objc_msgSend)(cls, @selector(allocWithZone:), nil);
}
return ((id(*)(id, SEL))objc_msgSend)(cls, @selector(alloc));
}
这里解释下 slowpath fastpath, __builtin_expect是 GCC (version >= 2.96）提供给程序员使用的，目的是将“分支转移”的信息提供给编译器，即提高预读指令的命中率 这样编译器可以对代码进行优化，以减少指令跳转带来的性能下降
int x, y;
if((fastpath (x > 0)) //在x的值大于0 的概率比较小的情况下可以使用,编译器可以预先读取y = 1这条指令,减少重新取指
y = 1;
else
y = 0;
-
__builtin_expect(EXP, N)。表示 EXP==N的概率很大。if(fastpath(value)) //等价于 if(value)
-
xode中可以通过：Build Setting --> Optimization Level --> Debug --> 将None 改为 fastest 或者 smallest 来设置是否启用优化编辑器
-
4 _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);
}
- 5 _class_createInstanceFromZone
/***********************************************************************
* class_createInstance
* fixme
* Locking: none
*
* Note: this function has been carefully written so that the fastpath
* takes no branch.
**********************************************************************/
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;
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) {
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);
}
这里我们查看下三个重点方法
- 5.1
size = cls->instanceSize(extraBytes);计算创建此对象所需开辟空间大小
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;
}
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);
}
}
//16 进制字节对齐算法
static inline size_t align16(size_t x) {
return (x + size_t(15)) & ~size_t(15);
}
以align16(8)为例 返回 8 + 15 = 23 -> 0000 0000 0001 0111
15 -> 0000 0000 0000 1111 取反为 1111 1111 1111 0000
&运算得 0000 0000 0001 0000 = 16
&运算 每位都为1 结果为1 反之为0
字节对齐原因
-
为提高CPU性能 CPU存取数据是以内存块为单位 ,例如一个无属性的对象 默认isa指针占8个字节字节对齐后预留8个字节, 因为内存是连续的 所以会与后一个对象isa指针有8字节距离,防止造成访问混乱. 64位系统中
-
5.2
obj = (id)calloc(1, size);
将上一步计算出的内存大小传给calloc方法,开辟一个相应大小的内存空间,如果有断点走到这一步,calloc执行后 obj已经有值为一个16位地址,但没有对象标识例如<Person: 0x01111111f>
-5.3 obj->initInstanceIsa(cls, hasCxxDtor);
类与地址关联 return obj;
三 init
+ (id)init {
return (id)self;
}
- (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;
}
这个就比较简单了 直接返回self
四 new
+ (id)new {
return [callAlloc(self, false/*checkNil*/) init];
}
由源码可以看出相当于 alloc init,但使用new方法无法调用 重写的init方法如initWIthName:...所以一般不推荐使用
