在分析alloc源码之前，先来看看一下3个变量 指针 和 内存地址 区别：
如图所示
分别输出3个对象的内容、指针地址、对象地址，下图是打印结果
如图所示
结论：通过上图可以看出，可以发现三个对象的指针地址是不一致的；
因此我们可以知道，alloc 会去申请 Person 对象的一块内存空间，然后会用一个指针来指向这块申请的内存空间，即 p1，而 init 不会对申请的内存空间做任何的操作，而是指向申请的同一片内存空间。
%p -> &p1：一个是内存地址，
%p -> p1： 是对象指针指向的的内存地址针
这就是本文需要探索的内容，alloc做了什么？init做了什么？
准备工作
- 下载 objc4-781 源码
- 编译源码，可参考objc4-781 源码编译 & 调试
alloc 源码探索,通过汇编探索流程
alloc + init 整体源码的探索流程如下
alloc流程
- 1、找到 alloc 方法，发现 alloc 方法中调用了 _objc_rootAlloc 方法
//alloc源码分析-第一步
+ (id)alloc {
return _objc_rootAlloc(self);
}
- 2、_objc_rootAlloc 中调用了 callAlloc 方法
//alloc源码分析-第二步
id
_objc_rootAlloc(Class cls)
{
return callAlloc(cls, false/*checkNil*/, true/*allocWithZone*/);
}
- 3、callAlloc 中会调用 _objc_rootAllocWithZone 和 objc_msgSend
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));
}
如上所示，在calloc方法中，当我们无法确定实现走到哪步时，可以通过断点调试，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))
上面是 callAllco 方法的源码实现，其中 if 语句中用到了 slowpath 和 fastpath，这是苹果编译器优化的结果。一般我们打包 release 版本的时候，会自动勾选上编译器优化选项。
- 4、在 _objc_rootAllocWithZone 中会调用 _class_createInstanceFromZone 方法
id
_objc_rootAllocWithZone(Class cls, malloc_zone_t *zone __unused)// alloc 源码 第四步
{
// 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、在 _class_createInstanceFromZone 中才是实现了主要的功能, 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);
}
alloc 核心操作
1.instanceSize 方法：计算所需内存大小
- 1、跳转至
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、跳转至
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、跳转至
align16的源码实现，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);
}
为什么需要16字节对齐
需要字节对齐的原因，有以下几点：
- 通常内存是由一个个字节组成的，cpu在存取数据时，并不是以字节为单位存储，而是以块为单位存取，块的大小为内存存取力度。频繁存取字节未对齐的数据，会极大降低cpu的性能，所以可以通过
减少存取次数来降低cpu的开销 - 16字节对齐，是由于在一个对象中，第一个属性
isa占8字节，当然一个对象肯定还有其他属性，当无属性时，会预留8字节，即16字节对齐，如果不预留，相当于这个对象的isa和其他对象的isa紧挨着，容易造成访问混乱 - 16字节对齐后，可以
加快CPU读取速度，同时使访问更安全，不会产生访问混乱的情况
2.calloc：申请内存，返回地址指针
通过instanceSize计算的内存大小，向内存中申请 大小 为 size的内存，并赋值给obj，因此 obj是指向内存地址的指针
obj = (id)calloc(1, size);
3.obj->initInstanceIsa：类与isa关联
经过calloc可知，内存已经申请好了，类也已经传入进来了，接下来就需要将 类与 地址指针 即isa指针进行关联，其关联的流程图如下所示
如图所示
主要过程就是初始化一个isa指针，并将isa指针指向申请的内存地址，在将指针与cls类进行 关联
同样也可以通过断点调试来印证上面的说法，在执行完initInstanceIsa后，在通过po obj可以得出一个对象指针
init 方法
alloc源码探索完了，接下来探索init源码，通过源码可知，inti的源码实现有以下两种类方法 init 和 实例方法 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
new 方法
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];
}
但是我们推荐使用 [alloc init] 方法，因为这样我们可以自定义 init 方法，使我们的开发更加的灵活。
注：可在github下载已经编译成功的objc-781源码