iOS开发之runtime（5）：allocWithZone剖析

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前言

上篇文章中我们有提到，alloc函数在一定条件下最终会调用callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false)方法，而该方法中有一段这样的判断条件（以下称为逻辑A）：

if (fastpath(!cls->ISA()->hasCustomAWZ()))

意思就是如果该类实现了allocWithZone方法，那么就不会走if里的逻辑，直接走以下逻辑（以下称为逻辑B）：

if (allocWithZone) return [cls allocWithZone:nil];

为了验证这个判断，笔者做了个实验，在main.m中键入以下代码：

@interface Person :NSObject
@end

@implementation Person
+(instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
    return nil;
}
@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    Person *p = [[Person alloc] init];
    return 0;
}

会发现走逻辑B。那大家肯定能猜到，肯定是什么时候调用了某个函数，导致cls->ISA()->hasCustomAWZ()变成了true。本文将带大家了解CustomAWZ这个“属性”设置的过程。

分析

首先我们了解一下这段代码：

cls->ISA()->hasCustomAWZ()

可知，这段代码分两步：

cls->ISA()

inline Class 
objc_object::ISA() 
{
    assert(!isTaggedPointer()); 
#if SUPPORT_INDEXED_ISA
    if (isa.nonpointer) {
        uintptr_t slot = isa.indexcls;
        return classForIndex((unsigned)slot);
    }
    return (Class)isa.bits;
#else
    return (Class)(isa.bits & ISA_MASK);
#endif
}

由前面的文章分析可知，该函数可以简写为

inline Class 
objc_object::ISA() 
{
    assert(!isTaggedPointer()); 
    return (Class)(isa.bits & ISA_MASK);
}

因此，这段代码有是我们熟悉的，拿到了isa_t的shiftcls位域，改位域存储了对象的内存区域。

hasCustomAWZ()
查看其实现，可以发现如下代码：

bool hasCustomAWZ() {
    return ! bits.hasDefaultAWZ();
}

查看其附近的函数，可以看到如下几个函数：

#if FAST_HAS_DEFAULT_AWZ
    bool hasDefaultAWZ() {
        return getBit(FAST_HAS_DEFAULT_AWZ);
    }
    void setHasDefaultAWZ() {
        setBits(FAST_HAS_DEFAULT_AWZ);
    }
    void setHasCustomAWZ() {
        clearBits(FAST_HAS_DEFAULT_AWZ);
    }
#else
    bool hasDefaultAWZ() {
        return data()->flags & RW_HAS_DEFAULT_AWZ;
    }
    void setHasDefaultAWZ() {
        data()->setFlags(RW_HAS_DEFAULT_AWZ);
    }
    void setHasCustomAWZ() {
        data()->clearFlags(RW_HAS_DEFAULT_AWZ);
    }
#endif

其中，宏 FAST_HAS_DEFAULT_AWZ在文件objc-runtime-new.h中有定义：

// objc-runtime-new.h
// Values for class_rw_t->flags or class_t->bits
// These flags are optimized for retain/release and alloc/dealloc
// 64-bit stores more of them in class_t->bits to reduce pointer indirection.
#if !__LP64__
...
#elif 1
...

#else 
// summary bit for fast alloc path: !hasCxxCtor and 
// !instancesRequireRawIsa and instanceSize fits into shiftedSize
// hasCxxCtor是判断当前class或者superclass 是否有.cxx_construct构造方法的实现。
// FAST_ALLOC means
//   FAST_HAS_CXX_CTOR is set
//   FAST_REQUIRES_RAW_ISA is not set
//   FAST_SHIFTED_SIZE is not zero
// FAST_ALLOC does NOT check FAST_HAS_DEFAULT_AWZ because that 
// bit is stored on the metaclass.
#define FAST_ALLOC   (1UL<<50)
// class or superclass has default alloc/allocWithZone: implementation
// Note this is is stored in the metaclass.
#define FAST_HAS_DEFAULT_AWZ    (1UL<<48)
#end

首先 if !__ LP64 __ 是处理32位系统的，这里暂时不考虑，然后这里需要注意的是 elif 1，就是else if(1) 的简写！
也就是说，#else 不会被编译了，那么上面两个条件 FAST_ALLOC 和 FAST_HAS_DEFAULT_AWZ就不成立。
因此以上代码可以简写为：

bool hasDefaultAWZ() {
    return data()->flags & RW_HAS_DEFAULT_AWZ;
}
void setHasDefaultAWZ() {
    data()->setFlags(RW_HAS_DEFAULT_AWZ);
}
void setHasCustomAWZ() {
    data()->clearFlags(RW_HAS_DEFAULT_AWZ);
}

这里不对这几个函数做深入分析了，只是给大家提供一个参考：是否setHasCustomAWZ函数就是导致hasCustomAWZ为true的原因呢？带着这个疑问，我们全局搜一下setHasCustomAWZ，终于在如下代码中找到了答案(代码位于文件objc-runtime-new.mm 1400多行)：

if (supercls->hasCustomAWZ()) {
    subcls->setHasCustomAWZ(true);
}

为了验证笔者的想法，笔者添加了日志函数用于验证：

if (0 == strncmp(subcls->nameForLogging(), "Person", 5)) {
    printf("subcls:%s,superclass:%s hasCustomAllocZone:%d\n",subcls->nameForLogging(),supercls->nameForLogging(),subcls->ISA()->hasCustomAWZ());
}
if (supercls->hasCustomAWZ()) {
    subcls->setHasCustomAWZ(true);
}
if (0 == strncmp(subcls->nameForLogging(), "Person", 5)) {
    printf("=====subcls:%s,superclass:%s hasCustomAllocZone:%d\n",subcls->nameForLogging(),supercls->nameForLogging(),subcls->ISA()->hasCustomAWZ());
}

可以看到日志台打印如下结果：

image

至此，终于验证了笔者想法。

nameForLogging()方法是打印类名的方法，这里简单了解一下即可。后面的文章将给于详细的解释。

总结

本文通过alloc函数中调用的函数callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false)的分支if (fastpath(!cls->ISA()->hasCustomAWZ()))猜测allocWithZone影响的是结构体class_rw_t中的flags字段。至于这个结构体的详细分析以及flags的含义，笔者会在稍后的文章中给出。

iOS开发之runtime（5）：allocWithZone剖析

本文完整版详见笔者小专栏：https://xiaozhuanlan.com/runtime

前言

分析

总结

本文完整版详见笔者小专栏：https://xiaozhuanlan.com/runtime

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