OC--alloc、init、new

[[NSObject alloc] init]两段式构造

1、对象分配,方法有alloc和allocWithZone:

流程图：

alloc方法流程.png

经过上面的一系列判断，过程最终是_class_createInstanceFromZone函数

static __attribute__((always_inline)) 
id
_class_createInstanceFromZone(Class cls, size_t extraBytes, void *zone, 
                              bool cxxConstruct = true, 
                              size_t *outAllocatedSize = nil)
{
    if (!cls) return nil;

    assert(cls->isRealized());

    bool hasCxxCtor = cls->hasCxxCtor();// 判断当前class或者superclass 是否有.cxx_construct构造方法的实现
    bool hasCxxDtor = cls->hasCxxDtor();// 判断判断当前class或者superclass 是否有.cxx_destruct析构方法的实现
    bool fast = cls->canAllocNonpointer();// 是对 isa 的类型的区分，如果一个类和它父类的实例不能使用isa_t 类型的 isa 的话，fast 就为 false，但是在 Objective-C 2.0 中，大部分类都是支持的

    // 获得分配的内存的大小
    size_t size = cls->instanceSize(extraBytes);
    if (outAllocatedSize) *outAllocatedSize = size;

    id obj;
    if (!zone  &&  fast) {
        obj = (id)calloc(1, size); // 分配内存空间，calloc( )函数会默认的把申请出来的空间初始化为0或者nil
        if (!obj) return nil;
        obj->initInstanceIsa(cls, hasCxxDtor); // 初始化Isa指针
    } 
    else {
        if (zone) {
            obj = (id)malloc_zone_calloc ((malloc_zone_t *)zone, 1, size);
        } else {
            obj = (id)calloc(1, size);
        }
        if (!obj) return nil;

        // Use raw pointer isa on the assumption that they might be 
        // doing something weird with the zone or RR.
        obj->initIsa(cls); // 初始化Isa指针
    }

    if (cxxConstruct && hasCxxCtor) {
        obj = _objc_constructOrFree(obj, cls);
    }

    return obj;
}

inline void 
objc_object::initInstanceIsa(Class cls, bool hasCxxDtor)
{
    initIsa(cls, true, hasCxxDtor);
}

inline void 
objc_object::initIsa(Class cls, bool nonpointer, bool hasCxxDtor) 
{ 
    if (!nonpointer) {
        isa.cls = cls;
    } else {
        isa_t newisa(0);
        newisa.bits = ISA_MAGIC_VALUE;
        newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
        newisa.shiftcls = (uintptr_t)cls >> 3;
        isa = newisa;
    }
}

initIsa解析

1、newisa.bits = ISA_MAGIC_VALUE;
从ISA_MAGIC_VALUE的定义中可以看到这个字段初始化了两个部分，一个是magic字段(6位:111011)，一个是nonpointer字段(1位:1)，magic字段用于校验，nonpointer之前已经详细分析过了。

2、newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
这个字段存储类是否有c++析构器。

3、newisa.shiftcls = (uintptr_t)cls >> 3;
将cls右移3位存到shiftcls中，从isa_t的结构体中也可以看到低3位都是用来存储其他信息的，既然可以右移三位，那就代表类地址的低三位全部都是0，否则就出错了，补0的作用应该是为了字节对齐。

uintptr_t nonpointer        : 1;  // 0 表示普通的 isa 指针，1 表示使用优化，存储引用计数
uintptr_t has_assoc         : 1;  // 表示该对象是否包含 associated object，如果没有，则析构时会更快
uintptr_t has_cxx_dtor      : 1;  // 表示该对象是否有 C++ 或 ARC 的析构函数，如果没有，则析构时更快
uintptr_t shiftcls          : 33; // 类的指针
uintptr_t magic             : 6;  // 固定值为 0xd2，用于在调试时分辨对象是否未完成初始化。
uintptr_t weakly_referenced : 1;  // 表示该对象是否有过 weak 对象，如果没有，则析构时更快
uintptr_t deallocating      : 1;  // 表示该对象是否正在析构
uintptr_t has_sidetable_rc  : 1;  // 表示该对象的引用计数值是否过大无法存储在 isa 指针
uintptr_t extra_rc          : 19; // 存储引用计数值减一后的结果

isa结构

当我们通过 alloc 或 allocWithZone 方法创建对象时做以下 3 件事：

1、分配内存，会遍历该对象所有的成员变量，通过成员变量的类型来计算所需占用的内存
2、将该新对象的引用计数 (Retain Count) 设置成 1。
3、将该新对象的 isa 成员变量指向它的类对象。
4、将该新对象的所有其它成员变量的值设置成零。（根据成员变量类型，零有可能是指 nil 或 Nil 或 0.0）

2、对象初始化，init

- (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;
}

_objc_rootInit 函数直接就将 obj 返回了，所以 -init 方法其实什么都没有做。

但是开发者留下的注释非常值得玩味，说到很多类没有使用 [super init]，所以这个函数非常靠不住（很可能不被调用）。看起来应该是个历史遗留问题，从上面对 +alloc 的分析也能看出，+alloc 把所有的工作都做完了（初始化了 isa，我个人认为理论上初始化 isa 应该是 -init 的工作）。

3、new方法

new实际上是集alloc和init于一身，它创建了对象并初始化了对象。它的实现如下：

// 源码
+ (id)new {
    return [callAlloc(self, false/*checkNil*/) init];
}

// 可以这么理解
+ (instancetype)new {
  return [[self alloc] init];
}

参考：
谈ObjC对象的两段构造模式
Objc 对象的今生今世