iOS底层原理03：NSObject的alloc 源码分析

本文主要探索NSObject中的alloc是与自定义类的alloc的源码流程的区别，以及为什么NSObject中的alloc不走源码工程。

NSObject的alloc无法进入源码的问题

• 首先在objc4-818可编译源码中的main函数中增加一个NSObject定义的对象，NSObject 和 HTPerson同时加上断点

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• 在alloc的源码实现中加一个断点，同时需要暂时关闭断点

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• 运行target，断点断在NSObject部分，打开alloc源码的断点，然后继续执行，会出现以下这种现象

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探索过程

【第一步】探索[NSObject alloc]走的是哪步源码

接下来，我们就来探索为什么NSObject的alloc会出现这种情况，首先，

• 打开Debug --> Debug Workflow --> 勾选 Always Show Disassemly，开启汇编调试
• 关闭源码的断点，只留main中的断点，重新运行程序，然后通过下图的汇编可以发现NSObject并没有走 alloc源码，而是走的objc_alloc

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• 然后关闭汇编调试，在全局搜索 objc_alloc，在objc_alloc中加一个断点，先暂时关闭
• 重新运行进行调试，断住，然后打开objc_alloc的断点，发现会进入objc_alloc的源码实现，此时查看 cls 是 NSObject

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【第二步】探索 NSObject 为什么走 objc_alloc？

首先，我们来看看 NSObject 与 HTPerson的区别

• NSObject 是iOS中的基类，所有自定义的类都需要继承自NSObject
• HTPerson 是继承自NSObject类的，重写了NSObject中的alloc方法

然后根据第一步中汇编的显示，可以看出，NSObject 和 HTPerson 都调用了objc_alloc，所以这里就有两个疑问：

• 为什么NSObject 调用alloc方法 会走到 objc_alloc 源码？
• 为什么HTPerson中的callAlloc 会走两次？即调用了alloc，进入源码，然后还要走到 objc_alloc？

HTPerson中callAlloc走两次的原因

• 首先，需要在源码中调试，在main中HTPerson加断点，断在HTPerson，再在alloc 、 objc_alloc 和 callAlloc 源码加断点,运行demo，会断在objc_alloc源码中（重新运行前需要暂时关闭源码中的所有断点）

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• 继续运行，发现HTPerson 的alloc会走到 objc_alloc --> callAlloc方法中最下方的objc_msgSend，表示向系统发送消息

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• 继续执行代码，发现会走到 alloc --> callAlloc --> _objc_rootAllocWithZOne，也就是iOS底层原理02：alloc & init & new 源码分析中的alloc流程.

以下是第二次走到callAlloc方法中的调用堆栈情况

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所以由上述调试过程可以得出，HTPerson走两次callAlloc的原因是首先需要去查找sel，以及对应的imp的关系，当前需要查找的是 alloc 的方法编号，但是为什么会找到objc_alloc？这个就需要问系统了，肯定是系统在底层做了一些操作。请接着往下看

NSObject中alloc走到objc_alloc的原因

这部分需要通过 LLVM源码（即llvm-project）来分析
准备工作：首先需要一份llvm源码

• 在llvm源码中搜索objc_alloc

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• 搜索shouldUseRuntimeFunctionForCombinedAllocInit，表示版本控制

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• 搜索tryEmitSpecializedAllocInit，非常著名的特殊消息发送，在这里也没有找到 objc_alloc

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• 继续尝试，开启上帝视角，通过alloc字符串搜索，如果还找不到，还可以通过omf_alloc:找到tryGenerateSpecializedMessageSend，表示尝试生成特殊消息发送

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• 然后在这个case中可以找到调用alloc，转而调用了objc_objc的逻辑，其中的关键代码是EmitObjCAlloc

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• 跳转至EmitObjCAlloc的定义可以看到alloc 的处理是调用了 objc_alloc

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由此可以得出 NSObject中的alloc 会走到 objc_alloc，其实这部分是由系统级别的消息处理逻辑，所以NSObject的初始化是由系统完成的，因此也不会走到alloc的源码工程中