iOS - NSObject 之 alloc 分析

本文分析NSObject 的 alloc 和 自定义对象 的 alloc 的执行过程

本次调试使用 objc4-781

》 1. NSObject 的 alloc

• 断点到 alloc 位置， 启动汇编调试 Debug -> Debug Workflow -> Always Show Disassembly
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  可以发现执行到符号断点 objc_alloc 方法, 在NSObject.mm中搜索到 objc_alloc方法， 点击进去，1728行找到该方法
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• 关闭汇编调试 Debug -> Debug Workflow -> Always Show Disassembly， 重新运行项目， 在1728行添加一个断点， 让程序进去断点1728行， 这是发现cls 就是我们NSObject类
  

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• 接着 执行 callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false) 函数， 在1706行断点，会发现执行到这里
  

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疑问1： 那么 _objc_rootAllocWithZone到底做了什么？？，接着向下走

_objc_rootAllocWithZone -> _class_createInstanceFromZone, 这时会发现对象的创建在这里完成

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:要申请多大内存空间
    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：申请内存，创建对象
        obj = (id)calloc(1, size);
    }
    if (slowpath(!obj)) {
        if (construct_flags & OBJECT_CONSTRUCT_CALL_BADALLOC) {
            return _objc_callBadAllocHandler(cls);
        }
        return nil;
    }

    // 3: 绑定到对应的类
    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);
}

_class_createInstanceFromZone函数做了三件事分别是 ：

1. 要申请多大内存空间 （instanceSize）

2. 申请内存，创建对象 （calloc）

3. 关联绑定创建的对象 （initInstanceIsa）

执行到这里，在将NSObject 创建完成返回

疑问2：NSObject对象为什么没有走 alloc类方法，而是执行的objc_alloc函数，带着这个疑问我们继续向底层探索

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这部分需要通过 LLVM源码（即llvm-project） 来分析

• 在llvm源码中搜索 omf_alloc 找到tryGenerateSpecializedMessageSend，表示尝试生成特殊消息发送 Snip20200910_36.png
  可以发现，如果调用NSObject的alloc方法 会执行到 EmitObjCAlloc函数， 通过查找EmitObjCAlloc可以发现，执行的是objc_alloc
  Snip20200910_37.png
  由此可以得出 NSObject中的alloc 会走到 objc_alloc，其实这部分是由系统级别的消息处理逻辑，所以NSObject的初始化是由系统完成的，因此也不会走到alloc的源码工程中。

》 2. 自定义对象MGPerson 的 alloc

断点到MGPerson的 alloc 位置， 启动汇编调试 Debug -> Debug Workflow ->Always Show Disassembly

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这时候会发现也执行了objc_alloc方法， 和NSObject的流程一样是吧， 别着急慢慢向后看
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• 关闭汇编调试 Debug -> Debug Workflow -> Always Show Disassembly， 重新运行项目， 在1728行添加一个断点， 让程序进去断点1728行， 这是发现cls 就是我们MGPerson类
  

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• 继续执行代码，发现会走到 callAlloc 函数中的 objc_msgSend消息发送，通过sel找到对应的 IMP 执行类方法 + (id)alloc {}
  

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• 断点到2321行，执行了 alloc 类方法，（自定义类MGPerson走了类方法, 上面分析的NSObject没有执行）

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到这里就和alloc & init探索中的执行顺序一样了，

执行函数 _objc_rootAlloc -> callAlloc -> _objc_rootAllocWithZone -> _class_createInstanceFromZone, 到这里就和上面的NSObject执行_class_createInstanceFromZone一样了，对象创建的重要三步：

1. 要申请多大内存空间 （instanceSize）

2. 申请内存，创建对象 （calloc）

3. 关联绑定创建的对象 （initInstanceIsa）

总结： 自定义对象的执行顺序 objc_alloc -> alloc , 而NSObject只走了objc_alloc

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