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iOS底层-alloc原理

iOS底层-alloc原理

作者: 忻凯同学 | 来源:发表于2021-06-07 11:04 被阅读0次

    我们都是知道iOS在实际开发中,是通过 alloc 开辟内存空间的,但是确对其原理知之甚少,下面来探索一下 alloc 底层原理。

    首先创建一个工程,探索一个oc对象alloc之后的地址情况:

    地址分析如下:

    总结:

    • 对象本身对象地址是一样的,对象的指针地址的不一样的

    • alloc具有开辟一块内存功能,而init没有开辟内存的功能。

    • 栈区内存是高地址到低地址堆区内存是低地址到高地址

    如何查看alloc底层整体流程呢?工欲善其事必先利其器,首先查看底层源码的常见的三种方式

    探索底层原理的三种方式

    首先在alloc地方打上断点

    1. 符号断点

    断住之后,按住 control,单击 Step into,单步执行汇编。

    进入到底层 objc_alloc 方法

    下符号断点 objc_alloc

    单步执行,就会进入到 objc_alloc方法。

    2. 汇编

    断住之后,查看其汇编代码

    通过汇编可以查看到alloc方法底层也是调用objc_alloc方法

    单步执行,就会进入到 objc_alloc方法。

    3. 添加 alloc 的符号断点,定位具体位置

    单步执行,就会进入到 _objc_rootAlloc方法。

    通过上面的三种方式可以看出,alloc方法在执行时,都会执行 _objc_rootAllocWithZone 方法,下面通过源码分析 alloc 具体流程。

    alloc源码分析

    具体的源码调试及下载,请看 iOS源码编译调试

    • 万事第一步,打个断点先
    • 执行代码,会执行到 objc_alloc 方法**
    • 进入 callAlloc 方法,此时参数 allocWithZone 的值为 false,所以会执行最后的 objc_msgSend 方法。
    • objc_msgSend发送方法执行方法的参数是alloc,所以进入alloc方法。
    • 进入下一步_objc_rootAlloc方法
    • 再次进入 callAlloc 方法,此时参数 allocWithZone 的值为true
    • objc_msgSend发送方法执行方法的参数是allocWithZone,执行到如下方法。
    • 进入 _class_createInstanceFromZone:方法,通过三个主要的方法创建对象,并返回对象。

    oc对象创建流程

    oc对象的创建主要是三个函数:

    1. cls->instanceSize() 计算内存大小

    2. (id)calloc(1, size) 开辟内存

    3. obj->initInstanceIsa() 将类和内存关联起来

    • 1. 首先 instanceSize() 方法

    进入 instanceSize() 方法,单步断点执行

    进入 fastInstanceSize() 方法,单步断点执行

    进入 align16() 方法,按位运算计算空间大小

    无缓存的情况,会执行如下函数,并执行8字节对齐

    最终,返回到 instanceSize() 结果为 16

    • 2. calloc() 方法

    通过alloc开辟的内存空间返回的值并没有执行所定义的类。

    • 3. 关联对象

    执行 initInstanceIsa()方法,初始化isa

    此处不对isa原理进行分析

    执行完关联方法之后,赋值给定义的对象。

    以上就是整个 alloc 创建oc对象的全过程。

    总结:alloc 的核心作用就是开辟内存,通过 isa 指针与类进行关联。

    alloc流程图

    补充:2021-06-08

    这里为什么创建一个对象的时候,要走两次 callAlloc 方法?

    通过 llvm 分析,苹果做了插桩处理:

    • 第一次:执行alloc时,会通过方法映射,调用objc_alloc,此时做了 插桩 操作(做标记 receiver),接下来就是第一次调用 callAllocobjc_msgSend(alloc)

    • 第二次:再次执行alloc,再次执行objc_alloc,发现有标记存在,所以不再执行 objc_alloc方法,而是调用本身的 alloc,进而执行 _objc_rootAlloccallAllocobjc_msgSend(allocWithZone)

    补充:2021-06-16

    更新了 alloc流程图

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