《跟我学》之OC对象原理
我们平时开发的时候经常创建一个对象然后通过 alloc 跟 init 方法创建对象。那么有没有想过 alloc 跟 init 里面到底做了哪些事情呢？
1. alloc & init 初探
1.1 准备
为了方便直观的体现差异，定义一个宏，打印 NSString 的 isa、内存地址、值。
#define Log(_var) ({ NSString *name = @#_var; NSLog(@"%@: %@ -> %p : %@ ", name, [_var class], &_var, _var); })
1.2.1 alloc 探索
下面我们创建写段测试代码，如下：
Person *person0 = [Person alloc];
Person *person1 = [person0 init];
Person *person2 = [person0 init];
Log(person0);
Log(person1);
Log(person2);
打印执行结果如下
图1
三个对象除了指针地址不一样以外。其他完全一样。也就是说三个对象指向的地址一样，指针本身地址不一样。
-
alloc已经创建了对象，怎么创建的呢? -
init又是做啥的？
下面介绍三种方式观察 alloc里面做了什么
1、在对象 alloc 时下断点，然后当执行到断点处，按住Control + 点击
2、下符号断点 : libobjc.A.dylib`+[NSObject alloc]:
3、汇编 : Debug -> Debug Workflow -> Always Show Disassembly
图2
图3
图4
我们发现alloc方法之后走的第一个方法就是libdyld.dylib下的objc_alloc
我们在https://opensource.apple.com/tarballs/ 看到有相应的objc4的源码
本文引用的版本为objc4-781
图5
我们来直接把源码加到项目中方便调试观察内部是如何进行的
通过源码观察发现以此走过了一下几个方法。附上源码
+ (id)alloc {
return _objc_rootAlloc(self);
}
_objc_rootAlloc(Class cls)
{
return callAlloc(cls, false/*checkNil*/, true/*allocWithZone*/);
}
static ALWAYS_INLINE id
callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false)
{
#if __OBJC2__
if (slowpath(checkNil && !cls)) return nil;
if (fastpath(!cls->ISA()->hasCustomAWZ())) {
return _objc_rootAllocWithZone(cls, nil);
}
#endif
// No shortcuts available.
if (allocWithZone) {
return ((id(*)(id, SEL, struct _NSZone *))objc_msgSend)(cls, @selector(allocWithZone:), nil);
}
return ((id(*)(id, SEL))objc_msgSend)(cls, @selector(alloc));
}
这里的slowpath和slowpath不影响其中功能，他们两个条件分别是fastpath大概率还是slowpath小概率事件，从而让编译器对其优化处理
_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);
}
_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);
}
这其中的核心代码有三部分，也是整个对象初始化最重要的三步
第一步先计算出需要的内存空间大小
size = cls->instanceSize(extraBytes);
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);
}
}
static inline size_t align16(size_t x) {
return (x + size_t(15)) & ~size_t(15);
}
从align16的方法发现是都是16的倍数为了字节对齐。不足16字节补0，这里要说明一点苹果早期是8字节对齐。之后都是16字节对齐，我们任何一个对象创建之后都具备一个isa指针占8字节，补齐的意义在于通过对读取的标准确定来提升读取速度。补0之后不会越界读取到其他对象内存中。如果我们现在给Person定义一个字符串属性name占8个字节，那么返回的size还是16,其中8字节isa，8字节name，刚好占满16个字节。如果再多定义一个nickName属性的话。这里一共占用24个字节。但是通过对齐返回32个字节。所以无论如何分配对象内存空间大小一定是16的倍数。影响size大小的因素就是对象的属性。
第二步向系统申请开辟内存,返回地址指针
obj = (id)calloc(1, size);
第三步关联到相应的类（Person）返回对象
obj->initInstanceIsa(cls, hasCxxDtor);
总结大致流程图如下
图6
1.2.2 那init呢？
很抱歉的告诉你。其实init什么也没做就是返回对象，代码如下
// Replaced by CF (throws an NSException)
+ (id)init {
return (id)self;
}
- (id)init {
return _objc_rootInit(self);
}
那init意义呢？我们经常看到initWithXXXX的方法。它其实就是构造方法。初始化一些成员变量或者属性
