一、alloc & init底层探索
一般对象的创建使用为:
KBPerson *p = [[KBPerson alloc] init];
那么 alloc init 分别做了什么呢?
KBPerson *p = [[KBPerson alloc] init];
KBPerson *p1 = [p init];
KBPerson *p2 = [p init];
NSLog(@"%@ -%p - %p", p, p , &p);
NSLog(@"%@ -%p - %p", p1, p1 , &p1);
NSLog(@"%@ -%p - %p", p2, p2 , &p2);
对创建的对象分别打印 内容 指针指向对象地址 指针的地址
图片.png
结论:
-
内容是相同的 -
指针所指向的对象地址相同, -
指针的地址不同
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指针占用8个字节, 在栈区由高地址向低地址分配 16进制 0x16f599c50 ->0x16f599c48相差也为8字节
一、苹果开源源码
二、断点跟踪
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- alloc 符号断点
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-
control + step into + objc_alloc 符号断点
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3.汇编跟踪
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三、 alloc & init 流程
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1、首先根据main函数中的LGPerson类的alloc方法进入alloc方法的源码实现，
//alloc源码分析-第一步
+ (id)alloc {
return _objc_rootAlloc(self);
}
2、_objc_rootAlloc的源码实现
//alloc源码分析-第二步
id
_objc_rootAlloc(Class cls)
{
return callAlloc(cls, false/*checkNil*/, true/*allocWithZone*/);
}
3、 callAlloc的源码实现
static ALWAYS_INLINE id
callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false)// alloc 源码 第三步
{
#if __OBJC2__ //有可用的编译器优化
/*
参考链接：https://www.jianshu.com/p/536824702ab6
*/
// checkNil 为false，!cls 也为false ，所以slowpath 为 false，假值判断不会走到if里面，即不会返回nil
if (slowpath(checkNil && !cls)) return nil;
//判断一个类是否有自定义的 +allocWithZone 实现，没有则走到if里面的实现
if (fastpath(!cls->ISA()->hasCustomAWZ())) {
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));
}
在calloc方法中通过断点调试，判断执行走哪部分逻辑。这里是执行到_objc_rootAllocWithZone
slowpath & fastpath
其中关于slowpath和fastpath这里需要简要说明下，这两个都是objc源码中定义的宏，其定义如下
//x很可能为真， fastpath 可以简称为 真值判断
#define fastpath(x) (__builtin_expect(bool(x), 1))
//x很可能为假，slowpath 可以简称为 假值判断
#define slowpath(x) (__builtin_expect(bool(x), 0))
其中的__builtin_expect指令是由gcc引入的，
1、目的：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。即性能优化
2、作用：允许程序员将最有可能执行的分支告诉编译器。
3、指令的写法为：__builtin_expect(EXP, N)。表示 EXP==N的概率很大。
4、fastpath定义中__builtin_expect((x),1)表示 x 的值为真的可能性更大；即 执行if 里面语句的机会更大
5、slowpath定义中的__builtin_expect((x),0)表示 x 的值为假的可能性更大。即执行 else 里面语句的机会更大
6、在日常的开发中，也可以通过设置来优化编译器，达到性能优化的目的，设置的路径为：Build Setting --> Optimization Level --> Debug --> 将None 改为 fastest 或者 smallest
cls->ISA()->hasCustomAWZ()
其中fastpath中的 cls->ISA()->hasCustomAWZ() 表示判断一个类是否有自定义的 +allocWithZone 实现，这里通过断点调试，是没有自定义的实现，所以会执行到 if 里面的代码，即走到_objc_rootAllocWithZone
4、_objc_rootAllocWithZone的源码实现
id _objc_rootAllocWithZone(Class cls, malloc_zone_t *zone __unused)
{
// allocWithZone under __OBJC2__ ignores the zone parameter
//zone 参数不再使用 类创建实例内存空间
return _class_createInstanceFromZone(cls, 0, nil,
OBJECT_CONSTRUCT_CALL_BADALLOC);
}
5、_class_createInstanceFromZone的源码实现，这部分是alloc源码的核心操作，由下面的流程图及源码可知，该方法的实现主要分为三部分
cls->instanceSize：计算需要开辟的内存空间大小
calloc：申请内存，返回地址指针
obj->initInstanceIsa：将 类 与 isa 关联
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)// alloc 源码 第五步
{
ASSERT(cls->isRealized()); //检查是否已经实现
// Read class's info bits all at once for performance
//一次性读取类的位信息以提高性能
bool hasCxxCtor = cxxConstruct && cls->hasCxxCtor();
bool hasCxxDtor = cls->hasCxxDtor();
bool fast = cls->canAllocNonpointer();
size_t size;
//计算需要开辟的内存大小，传入的extraBytes 为 0
size = cls->instanceSize(extraBytes);
if (outAllocatedSize) *outAllocatedSize = size;
id obj;
if (zone) {
obj = (id)malloc_zone_calloc((malloc_zone_t *)zone, 1, size);
} else {
//申请内存
obj = (id)calloc(1, size);
}
if (slowpath(!obj)) {
if (construct_flags & OBJECT_CONSTRUCT_CALL_BADALLOC) {
return _objc_callBadAllocHandler(cls);
}
return nil;
}
if (!zone && fast) {
//将 cls类 与 obj指针（即isa） 关联
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);
}
根据源码分析，得出其实现流程图如下所示：
_class_createInstanceFromZone
alloc :分配内存、关联指针
- cls->instanceSize：计算所需内存大小
计算需要开辟内存的大小的执行流程如下所示
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1、instanceSize的源码实现
size_t instanceSize(size_t extraBytes) const {
//编译器快速计算内存大小
if (fastpath(cache.hasFastInstanceSize(extraBytes))) {
return cache.fastInstanceSize(extraBytes);
}
// 计算类中所有属性的大小 + 额外的字节数0
size_t size = alignedInstanceSize() + extraBytes;
// CF requires all objects be at least 16 bytes.
//如果size 小于 16，最小取16
if (size < 16) size = 16;
return size;
}
通过断点调试，会执行到cache.fastInstanceSize方法，快速计算内存大小
2、fastInstanceSize的源码实现，通过断点调试，会执行到align16
size_t fastInstanceSize(size_t extra) const
{
ASSERT(hasFastInstanceSize(extra));
//Gcc的内建函数 __builtin_constant_p 用于判断一个值是否为编译时常数，如果参数EXP 的值是常数，函数返回 1，否则返回 0
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
//删除由setFastInstanceSize添加的FAST_CACHE_ALLOC_DELTA16 8个字节
return align16(size + extra - FAST_CACHE_ALLOC_DELTA16);
}
}
3、align16的这个方法是16字节对齐算法
//16字节对齐算法
static inline size_t align16(size_t x) {
return (x + size_t(15)) & ~size_t(15);
}
总结: 通过对alloc源码的分析，可以得知alloc的主要目的就是开辟内存，而且开辟的内存需要使用16字节对齐算法，现在开辟的内存的大小基本上都是16的整数倍
开辟内存的核心步骤有3步：计算 -- 申请 -- 关联
init 源码探索
inti的源码实现有以下两种
类方法 init
+ (id)init {
return (id)self;
}
这里的init是一个构造方法 ，是通过工厂设计（工厂方法模式）,主要是用于给用户提供构造方法入口。这里能使用id强转的原因，主要还是因为 内存字节对齐后，可以使用类型强转为你所需的类型
实例方法 init
LGPerson *objc = [[LGPerson alloc] init];
通过main中的init跳转至init的源码实现
- (id)init {
return _objc_rootInit(self);
}
_objc_rootInit的源码实现
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;
}
有上述代码可以，返回的是传入的self本身。
new 源码探索
一般在开发中，初始化除了init，还可以使用new，两者本质上并没有什么区别，以下是objc中new的源码实现，通过源码可以得知，new函数中直接调用了callAlloc函数（即alloc中分析的函数），且调用了init函数，所以可以得出new 其实就等价于 [alloc init]的结论
+ (id)new {
return [callAlloc(self, false/*checkNil*/) init];
}
但是一般开发中并不建议使用new，主要是因为有时会重写init方法做一些自定义的操作，用new初始化可能会无法走到自定义的部分。
