iOS底层探索总结

参考原文（https://www.jianshu.com/p/6f24a8491635）

库

是资源文件和代码编译的一个集合
静态库: .a和.framework。静态库是在编译时，完整的拷贝至可执行文件中，被多次使用就有多次冗余拷贝;
动态库: .dylib和.framework。程序运行时由系统动态加载到内存，而不是复制，供程序调用。系统只加载一次，多个程序共用，节省内存。因此，编译内容更小，而且因为动态库是需要时才被引用，所以更快

系统的.framework是动态库, 我们自己建立的.framework是静态库。

OC版本

当前为OC2.0，从80年代初的1.0，到90年代中的2.0，之后一直没有再更新过。而是推出了swift。

#if __OBJC2__
    if (slowpath(checkNil && !cls)) return nil;
    if (fastpath(!cls->ISA()->hasCustomAWZ())) {
        return _objc_rootAllocWithZone(cls, nil);
    }
#endif

所以源码中判断OC2.0的部分都会进入，同理OC2.0弃用的部分也不再有效。

源码

libobjc.A.dylib为苹果的动态库，内部包括包含NSObject.mm等文件源码。

.mm格式为同时包含OC和C++的文件格式。.cpp是纯C++文件格式。

alloc

执行代码顺序。

• 1. 开始

  id objc_alloc(Class cls) 
  {
    return callAlloc(cls, true/*checkNil*/, false/*allocWithZone*/);
  }
  

• 2. 判空:true，AWZ:false

  static ALWAYS_INLINE id callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false)
  {
    return ((id(*)(id, SEL))objc_msgSend)(cls, @selector(alloc));
  }
  

• + (id)alloc { 
    return _objc_rootAlloc(self);
  }
  

• 4. 判空:false，AWZ:true

  id _objc_rootAlloc(Class cls) 
  {
     return callAlloc(cls, false/*checkNil*/, true/*allocWithZone*/); 
  }
  

• 5. 执行AWZ部分代码

  static ALWAYS_INLINE id callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false)
  {
    if (allocWithZone) {
        return ((id(*)(id, SEL, struct _NSZone *))objc_msgSend)(cls, @selector(allocWithZone:), nil);
    }
  }
  

• 6. 判空:true，AWZ:true

  id objc_allocWithZone(Class cls)
  {
      return callAlloc(cls, true/*checkNil*/, true/*allocWithZone*/);
  }
  

• 7.hasCustomAWZ方法意思就是判断是否实现自定义的allocWithZone方法，如果没有实现就调用系统默认的allocWithZone方法。
  经过前面4、5两步执行完AWZ内部代码后，此条件为真。

  static ALWAYS_INLINE id callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false)
  {
    if (fastpath(!cls->ISA()->hasCustomAWZ())) {
        return _objc_rootAllocWithZone(cls, nil);
    }
  }
  

• 8. 进入alloc部分最终调用方法，rootAllocWithZone。继续调用_class_createInstanceFromZone。

  id _objc_rootAllocWithZone(Class cls, malloc_zone_t *zone __unused)
  {
  
        return _class_createInstanceFromZone(cls, 0, nil,
                                         OBJECT_CONSTRUCT_CALL_BADALLOC);
  }
  

最终执行，在此部分开始为实例开辟内存空间并绑定：

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;

    size = cls->instanceSize(extraBytes);
    if (outAllocatedSize) *outAllocatedSize = size;

    id obj;
    if (zone) {
        obj = (id)malloc_zone_calloc((malloc_zone_t *)zone, 1, size);
    } else {
        obj = (id)calloc(1, size);
    }
    if (slowpath(!obj)) {
        if (construct_flags & OBJECT_CONSTRUCT_CALL_BADALLOC) {
            return _objc_callBadAllocHandler(cls);
        }
        return nil;
    }

    if (!zone && fast) {
        printf("*cls:%p,obj:%p \n",cls,obj);
        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);
}

运行结果打印：

2020-05-18 10:55:40.618911+0800 CPTest[2625:134191] Hello, World!
1---cls:0x1000020f0 
6---cls:0x1000020c8 
6---cls:0
2---cls:0x1000020f0 
4---cls:0x1000020f0 
6---cls:0x1000020c8 
6---cls:1 
6---cls:0x1000020f0 
*cls:0x1000020f0,obj:0x10120aed0 
2020-05-18 10:55:40.619417+0800 CPTest[2625:134191] [person class] is 0x1000020f0
2020-05-18 10:55:40.619771+0800 CPTest[2625:134191] person is <Person: 0x10120aed0>
2020-05-18 14:32:44.250821+0800 CPTest[3037:201485] [person isa] is 0x7ffeefbff5b0

总结：
类Person作为cls传入。内部顺序执行callalloc方法以及allocWithZone等方法。最终执行_class_createInstanceFromZone方法。在此方法内部，使用obj = (id)calloc(1, size)创建开辟内存（区别于malloc函数，calloc函数会自动将内存初始化为0）。最后使用obj->initInstanceIsa(cls, hasCxxDtor)，将此部分内存与Person类相绑定，使之成为一个Person类的实例。
通过打印可以看到，类Person的地址为0x1000020f0，存储在数据段、BSS内存地址。指针*person的地址为0x7ffeefbff5b0（声明时即存在，与alloc无关。），存储在栈中。实例对象person的地址为0x10120aed0（通过alloc内部方法分配，并存入指针中），存储在堆中。
其中指针*person创建在栈上，对象person创建在堆上。

参考文章，相关部分讲解
学习代码

init

源码如下：

- (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;
}

结合前面的alloc分析，alloc最终返回obj，再结合init源码，init内部并没有做其他的处理，直接把alloc后的obj返回。init的实际功能是初始化，所以我们可以重写init方法进行初始化。

new

源码如下：

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

可以看到也是调用callAlloc然后调用init，和alloc+init基本相同。
区别在于后者显式的调用init，并可以调用Initwith等。和new相当于隐式固定死调用init，不够灵活，所以相对而言不推荐使用。