我们先来看下下面的代码
LGPerson *p1 = [LGPerson alloc];
LGPerson *p2 = [p1 init];
LGPerson *p3 = [p1 init];
NSLog(@"%@ - %p",p1,&p1);
NSLog(@"%@ - %p",p2,&p2);
NSLog(@"%@ - %p",p3,&p3);
image.png
从打印结果可以看出p1，p2，p3是同一个对象内存内存地址也相同，但他们的指针地址却不一样。
通过代码可以知道对象是通过alloc创建的，是不是alloc内部做了什么处理导致的？
接下来让我们进入alloc源码中，看看它是怎么实现的。
alloc源码探索的三种方式，知道源码所在库后，去下载objc4_781源码
1、alloc源码探索
探索前先来看下alloc源码实现的流程
alloc源码实现流程Png.png
- 【1】找到源码中的alloc方法
+ (id)alloc {
return _objc_rootAlloc(self);
}
- 【2】进入_objc_rootAlloc方法
id
_objc_rootAlloc(Class cls)
{
return callAlloc(cls, false/*checkNil*/, true/*allocWithZone*/);
}
- 【3】进入callAlloc方法
static ALWAYS_INLINE id
callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false)
{
#if __OBJC2__
// 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.
if (allocWithZone) {
return ((id(*)(id, SEL, struct _NSZone *))objc_msgSend)(cls, @selector(allocWithZone:), nil);
}
return ((id(*)(id, SEL))objc_msgSend)(cls, @selector(alloc));
}
在该方法中经过断点调试，可以知道是进入到了_objc_rootAllocWithZone，
扩展
objc源码中定义的两个宏fastpath和slowpath#define fastpath(x) (__builtin_expect(bool(x), 1)) #define slowpath(x) (__builtin_expect(bool(x), 0))
__builtin_expect()是 GCC (version >= 2.96）提供给程序员使用的，目的是将“分支转移”的信息提供给编译器，这样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。__builtin_expect((x),1)表示 x 的值为真的可能性更大；__builtin_expect((x),0)表示 x 的值为假的可能性更大。- 也就是说，使用fastpath()，执行 if 后面的语句的机会更大，使用 slowpath()，执行 else 后面的语句的机会更大。通过这种方式，编译器在编译过程中，会将可能性更大的代码紧跟着前面的代码，从而减少指令跳转带来的性能上的下降。------来自文章fastpath slowpath
- 【4】进入_objc_rootAllocWithZone方法
id
_objc_rootAllocWithZone(Class cls, malloc_zone_t *zone __unused)
{
// allocWithZone under __OBJC2__ ignores the zone parameter
return _class_createInstanceFromZone(cls, 0, nil,
OBJECT_CONSTRUCT_CALL_BADALLOC);
}
- 【5】进入_class_createInstanceFromZone方法,此方法是alloc的核心实现
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);
}
该方法中主要做了三件事：
-
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
1、cls->instanceSize计算内存所需大小
- 【1】进入
instanceSize代码块中
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;
}
经过断点调试进入cache.fastInstanceSize代码块中
- 【2】进入
fastInstanceSize代码块中
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);
}
}
经过断点调试会执行align16
- 【3】进入
align16代码块中
//16字节对齐算法
static inline size_t align16(size_t x) {
return (x + size_t(15)) & ~size_t(15);
}
在align16中会实现16字节对齐算法
为什么要16字节对齐呢
- 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);
我们可以通过断点来印证上述的说法，在未执行calloc时，po obj为nil，执行后，再po obj，会返回了一个16进制的地址。
image.png
一般情况下打印对象的格式是对象指针,为什么这里是16进制？这就是我们下面要讲到的
3、obj->initInstanceIsa：将 类 与isa 关联
为什么打印对象的格式不是指针
- 主要是因为objc 地址 还没有与传入 的 cls进行关联，
- 同时印证了 alloc的根本作用就是 开辟内存
- 进入到
initInstanceIsa方法
inline void
objc_object::initInstanceIsa(Class cls, bool hasCxxDtor)
{
ASSERT(!cls->instancesRequireRawIsa());
ASSERT(hasCxxDtor == cls->hasCxxDtor());
initIsa(cls, true, hasCxxDtor);
}
该方法主要就是初始化一个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
我们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。
image.png
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
2、init源码探索
init的源码实现就比较简单
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
- (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;
}
返回的就是传入的self本身。
3、new源码探索
+ (id)new {
return [callAlloc(self, false/*checkNil*/) init];
}
通过源码可以得出new 其实就等价于 [alloc 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initWithXXX部分。
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