iOS底层探索-目录
前言
Objective-C一门面向对象的语音.我们都知道Objective-C创建对象需通过alloc以及init两个消息.alloc的作用是分配内存,init则是初始化对象.
MyObject *objc1 = [MyObject alloc];
MyObject *objc2 = [objc1 init];
MyObject *objc3 = [objc1 init];
NSLog(@" %@ - %p", objc1, &objc1);
NSLog(@" %@ - %p", objc2, &objc2);
NSLog(@" %@ - %p", objc3, &objc3);
//打印
- 0x600002b21ee0 - 0x7ffee67de0e8
- 0x600002b21ee0 - 0x7ffee67de0e0
- 0x600002b21ee0 - 0x7ffee67de0d8
结论: 3个对象指向同一内存空间,内存地址是相同的,对象的指针地址是不同的
指向这个对象的指针空间由栈分配,所以可以看到栈空间从高位到低位,依次降低.
又因为64位设备,指针大小为8字节,所以从 0x600002b21ee0 每次减去 0x8.
那么对象在创建的过程中,alloc和init又做了些什么呢?
准备工作
- 下载 objc4-781源码
- 编译源码,可参考这篇文章
alloc分析
- 进入
alloc方法
+ (id)alloc {
return _objc_rootAlloc(self);
}
- 进入
_objc_rootAlloc
// Base class implementation of +alloc. cls is not nil.
// Calls [cls allocWithZone:nil].
id
_objc_rootAlloc(Class cls)
{
return callAlloc(cls, false/*checkNil*/, true/*allocWithZone*/);
}
- 进入
callAlloc
static ALWAYS_INLINE id
callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false) {
#if __OBJC2__
// checkNil 为false,!cls 也为false,不会返回nil
if (slowpath(checkNil && !cls)) return nil;
// 是否有自定义的 +allocWithZone 实现
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));
}
- 通过断点调试,发现进入
_objc_rootAllocWithZone
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);
}
- 进入
_class_createInstanceFromZone
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)
{
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;
// 1:要开辟多少内存
size = cls->instanceSize(extraBytes);
if (outAllocatedSize) *outAllocatedSize = size;
id obj;
if (zone) {
obj = (id)malloc_zone_calloc((malloc_zone_t *)zone, 1, size);
} else {
// 2;怎么去申请内存
obj = (id)calloc(1, size);
}
if (slowpath(!obj)) {
if (construct_flags & OBJECT_CONSTRUCT_CALL_BADALLOC) {
return _objc_callBadAllocHandler(cls);
}
return nil;
}
// 3: 设置isa
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);
}
根据源码可得到alloc流程图:
alloc流程图
1.计算开辟内存大小
- 进入
instanceSize
//编译器快速计算内存大小
size_t instanceSize(size_t extraBytes) const {
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.
if (size < 16) size = 16;
return size;
}
通过断点调试,发现进入cache.fastInstanceSize
- 进入
cache.fastInstanceSize
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);
}
}
- 进入
align16
//16字节对齐算法
static inline size_t align16(size_t x) {
return (x + size_t(15)) & ~size_t(15);
}
内存字节对齐
为什么要字节对齐:
- 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
字节对齐的原则, 参考这篇文章
-
开辟内存大小流程图:
开辟内存大小流程图.png
2. 申请空间,开辟内存
obj = (id)calloc(1, size);
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,并没有与cls关联
3. 类与isa关联
通过上面的几步,得到了开辟好的内存,这里需要把类与内存地址关联起来,得到一个对象isa
init分析
类方法init
// Replaced by CF (throws an NSException)
+ (id)init {
return (id)self;
}
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.
实例方法init
- 进入
init
- (id)init {
return _objc_rootInit(self);
}
- 进入
_objc_rootInit
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;
}
小结: 返回的是输入的self本身
new分析
+ (id)new {
return [callAlloc(self, false/*checkNil*/) init];
}
小结:
- 通过源码可知
new等于[alloc init] - 开发过程中不建议用
new,new方法不会执行重写init方法自定义的一些操作
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