前言

想必大家做开发的时候敲过无数遍 [[XXX alloc] init]，那么alloc函数到底做了什么工作知道吗，不就是对象初始化开辟内存嘛，那你能详细点描述具体流程吗？这时候就一脸懵逼，what？今天笔者就带大家来探索下alloc函数具体做了什么。
大家先来看下面代码打印的日志，分别打印了p1p2p3三个指针指向的内容，指向的内存地址，指针地址。

图1
我们发现这三个指针指向的内容和内存地址是一样的，由p1p2可以看出alloc后对象就已经创建一个对象并且分配好内存了，接下来init函数似乎只是初始化一个指针来指向alloc创建的对象。那么我们接下来就通过源码去探索alloc/init做了什么。

准备

• 在苹果的opensourse下载objc4-781源码
• 编译源码，如果有啥问题推荐下好用的博客objc4-781 源码编译 & 调试

开始追踪objc源码查看alloc具体操作

• 第一步 点击main函数里面LGperson类的alloc方法跳转进入图2所示的alloc实现

  
  图2
• 第二步 继续点击return _objc_rootAlloc(self);跳转下去到达_objc_rootAlloc的实现方法

// 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*/);
}

• 第三步 继续点击跳转至callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false)源码实现

// Call [cls alloc] or [cls allocWithZone:nil], with appropriate 
// shortcutting optimizations.
static ALWAYS_INLINE id
callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false)
{
#if __OBJC2__  //objc有两个版本 ，OBJC2为编译优化版本
    if (slowpath(checkNil && !cls)) return nil;
    //判断这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));
}

我们编译断点调试发现走到了if __OBJC2__里面，调用的_objc_rootAllocWithZone

• 第四步 然后我们就继续点击_objc_rootAllocWithZone函数跳转发现就一行代码

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);
}

• 第五步 我们继续点击_class_createInstanceFromZone跳转，然后终于来到了alloc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)
{
    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: 将 cls类 与 obj指针（即isa） 关联
    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);
}

我们发现alloc做了三件事

1. cls->instanceSize(extraBytes); 计算需要开辟的内存空间大小。
2. calloc 根据size申请内存，然后返回该内存地址的指针。
3. obj->initInstanceIsa 将 cls类 与 obj指针（即isa） 关联。

接下来我们看看init做了什么

• 第一步 点击LGPerson的init函数跳转，发现调用了_objc_rootInit。
  init实现
• 第二步 然后我们继续点击_objc_rootInit函数跳转，我们发现惊人的事实，它竟然什么都没做！直接return了传进来的obj对象self。
  _objc_rootInit函数实现
  那么为什么init里面啥都不做还要封装一层呢？这不是废操作嘛，当然不是，这是苹果遵循工厂模式给我们开发者封装的，比如我们初始化对象的时候有些属性我们得传进来赋值，那么init此时就有作用了，我们可以重写init函数对对象做些操作，类似于下面

- (id)init {
  if (self = [super init]) {
    self.name = @"张三";
  }
  return self;
}

所以整个alloc/init大致流程如下

alloc/init流程

总结

一句话概括就是alloc做了三件事1. cls->instanceSize(extraBytes);计算对象需要多大内存空间。2.调用calloc函数申请内存并返回内存的指针地址。3.obj->initInstanceIsa 将 cls类 与 obj指针（即isa） 关联。 init做了一件事就是返回当前对象。

对于第二步 calloc 根据size申请内存，然后返回该内存地址的指针。和第三步 obj->initInstanceIsa 将 cls类 与 obj指针（即isa） 关联，比较简单明了就不多说了，下一遍博客主要讲下第一步cls->instanceSize(extraBytes); 计算需要开辟的内存空间大小。里面涉及到内存字节对齐和为什么苹果要这样做。