alloc流程分析

OC作為一門面向?qū)ο蟮恼Z言扫步，那么對于對象的創(chuàng)建方法的探索流程就必不可少庐舟。下面我們就探索一下關(guān)于對象在創(chuàng)建時開辟內(nèi)存的alloc方法的流程猪半。

一、源碼

探索之前我們需要一份最新的objc4-781官方源碼進行調(diào)試在旱，可參考cooci最新的objc4-779.1源碼編譯調(diào)試方法進行調(diào)試
objc官方源碼
 老司機最新macOS 10.15下objc4-779.1源碼編譯調(diào)試

二摇零、源碼調(diào)試方式

有了源碼之后我們該如何調(diào)試alloc方法呢？

1. 符號斷點

在下alloc符號斷點的時候需要注意桶蝎，不用運行之前就打開符號斷點驻仅，因為所有的對象都有alloc方法，為了確保是自己創(chuàng)建的對象的alloc方法登渣，我們需要先在自己對象的alloc方法前加一個斷點噪服，然后執(zhí)行到斷點處，我們再打開alloc符號斷點胜茧，就進入了我們自己對象的alloc方法內(nèi)部了粘优。

符號斷點.png

斷點符號名稱.png

2. Step into

和方法1一樣，先在自己對象的alloc方法前加個斷點呻顽，執(zhí)行到斷點處雹顺，按住control鍵，Step into進入方法

Step into.png

objc_alloc.png

所在庫的位置.png

3. 匯編方式

和方法1一樣芬位，先在自己對象的alloc方法前加個斷點无拗，執(zhí)行到斷點處，Debug -> Debug Workflow -> Always Show Disassembly打開匯編模式昧碉，Step into斷點進入?yún)R編頁面

匯編方式.png

和方法2相同英染，找到objc_alloc方法，step into進入方法內(nèi)部查看所在庫的位置

匯編頁面.png

三被饿、alloc源碼調(diào)試

有了源碼和知道了調(diào)試方式之后四康，便來到了第三步——alloc源碼調(diào)試

1. alloc方法

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

2. _objc_rootAlloc方法

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

fastpath表示條件更可能成立
slowpath表示條件更不可能成立

其實將fastpath和slowpath去掉是完全不影響任何功能的。之所以將fastpath和slowpath放到if語句中狭握，是為了告訴編譯器闪金，if中的條件是大概率fastpath還是小概率slowpath事件，從而讓編譯器對代碼進行優(yōu)化论颅。知道了這些哎垦，我們就可以來繼續(xù)看源碼了：

3. callAlloc方法

static ALWAYS_INLINE id
callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false)
{
#if __OBJC2__
    if (slowpath(checkNil && !cls)) return nil;
    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));
}

4. _objc_rootAllocWithZone方法

_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. _class_createInstanceFromZone方法

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 {
        // alloc 開辟內(nèi)存的地方
        obj = (id)calloc(1, size);
    }
    if (slowpath(!obj)) {
        if (construct_flags & OBJECT_CONSTRUCT_CALL_BADALLOC) {
            return _objc_callBadAllocHandler(cls);
        }
        return nil;
    }

    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);
}

6. cls->instanceSize & calloc & obj->initInstanceIsa

① cls->instanceSize：先計算出需要的內(nèi)存空間大小

首先判斷是否有緩存，有的話采用內(nèi)存對齊方法計算所需內(nèi)存大小

如果沒有緩存恃疯，則計算內(nèi)存大小漏设，如果size 小于 16，最小取16

size_t instanceSize(size_t extraBytes) const {
    if (fastpath(cache.hasFastInstanceSize(extraBytes))) { // // 判斷是否有緩存
        return cache.fastInstanceSize(extraBytes); // 內(nèi)存對齊
    }
     // 計算類中所有屬性的大小 + 額外的字節(jié)數(shù)0
    size_t size = alignedInstanceSize() + extraBytes; 
    // 如果size 小于 16今妄，最小取16
    if (size < 16) size = 16;
    return size;
}

fastInstanceSize方法：快速計算內(nèi)存大小方法

size_t fastInstanceSize(size_t extra) const
{
    ASSERT(hasFastInstanceSize(extra));

    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
        return align16(size + extra - FAST_CACHE_ALLOC_DELTA16);
    }
}

align16方法：內(nèi)存對齊方法

static inline size_t align16(size_t x) {
    return (x + size_t(15)) & ~size_t(15);
}

內(nèi)存對齊算法：

假設(shè)傳入的參數(shù)： x = 8
x + size_t(15) = 8 + 15 = 23
x + size_t(15) 二進制：
0000 0000 0001 0111 = 23
size_t(15) 二進制：
0000 0000 0000 1111 = 15
~size_t(15) :
1111 1111 1111 0000
x + size_t(15) & ~size_t(15)：0000 0000 0001 0000 = 16

所以返回值 (x + size_t(15)) & ~size_t(15) = 16（原始值：8）也就是 16 的倍數(shù)對齊郑口，即 16 字節(jié)對齊

② calloc：向系統(tǒng)申請開辟內(nèi)存,返回地址指針
通過instanceSize計算的內(nèi)存大小，向內(nèi)存中申請大小為 size的內(nèi)存盾鳞，并賦值給obj犬性，因此obj是指向內(nèi)存地址的指針

// alloc 開辟內(nèi)存的地方
obj = (id)calloc(1, size);

這里我們可以通過斷點來印證上述的說法，在未執(zhí)行calloc時腾仅，po obj為nil乒裆，執(zhí)行后，再po obj發(fā)現(xiàn)推励，返回了一個16進制的地址

未執(zhí)行calloc和執(zhí)行calloc后

在平常的開發(fā)中鹤耍，一般一個對象的打印的格式都是類似于這樣的<LGPerson: 0x01111111f>（是一個指針）。為什么這里不是呢吹艇？

主要是因為objc地址還沒有與傳入的cls進行關(guān)聯(lián)
同時印證了alloc的根本作用就是開辟內(nèi)存

③ obj->initInstanceIsa：關(guān)聯(lián)到相應(yīng)的類

執(zhí)行initInstanceIsa后

7. 總結(jié)

根據(jù)源碼調(diào)試方法惰蜜，我們會得到alloc方法的執(zhí)行流程如下：

alloc流程.png