alloc源碼分析
本次探索主要基于objc4-781源碼 進(jìn)行分析
首先,通過(guò)斷點(diǎn)調(diào)試源碼的方式繪制自定義對(duì)象執(zhí)行alloc操作的整體流程如下圖所示:
接下來(lái),我們看下每一步具體做了什么
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第一步: 進(jìn)入
callAlloc方法,直接執(zhí)行return ((id(*)(id, SEL))objc_msgSend)(cls, @selector(alloc));// 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__ 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)); }其中關(guān)于
slowpath和fastpath這里需要簡(jiǎn)要說(shuō)明下炮赦，這兩個(gè)都是objc源碼中定義的宏，其定義如下//x很可能為真样勃， fastpath 可以簡(jiǎn)稱為 真值判斷 #define fastpath(x) (__builtin_expect(bool(x), 1)) //x很可能為假吠勘，slowpath 可以簡(jiǎn)稱為 假值判斷 #define slowpath(x) (__builtin_expect(bool(x), 0))
其中的__builtin_expect指令是由gcc引入的，
1峡眶、目的：編譯器可以對(duì)代碼進(jìn)行優(yōu)化剧防，以減少指令跳轉(zhuǎn)帶來(lái)的性能下降。即性能優(yōu)化
2辫樱、作用：允許程序員將最有可能執(zhí)行的分支告訴編譯器峭拘。
3、指令的寫法為：__builtin_expect(EXP, N)。表示 EXP==N 的概率很大棚唆。
4暇赤、fastpath 定義中 __builtin_expect((x),1) 表示 x 的值為真的可能性更大；即執(zhí)行 if 里面語(yǔ)句的機(jī)會(huì)更大
5宵凌、slowpath 定義中的 __builtin_expect((x),0) 表示 x 的值為假的可能性更大鞋囊。即執(zhí)行 else 里面語(yǔ)句的機(jī)會(huì)更大
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第二步: 調(diào)用
alloc方法,方法實(shí)現(xiàn)如下+ (id)alloc { return _objc_rootAlloc(self); } -
第三步: 調(diào)用
_objc_rootAlloc方法,方法實(shí)現(xiàn)如下// 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*/); } 第四步: 調(diào)用
callAlloc方法,具體實(shí)現(xiàn)第一步已給出,不過(guò)這里callAlloc內(nèi)部走的是fastpath中的return _objc_rootAllocWithZone(cls, nil);-
第五步: 調(diào)用
_objc_rootAllocWithZone方法,方法具體實(shí)現(xiàn)如下:NEVER_INLINE 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); } -
第六步: 調(diào)用
_class_createInstanceFromZone方法,具體實(shí)現(xiàn)如下:/*********************************************************************** * class_createInstance * fixme * Locking: none * * Note: this function has been carefully written so that the fastpath * takes no branch. **********************************************************************/ 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) { 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); }在這一步中包含了
alloc的最核心的三個(gè)步驟:計(jì)算內(nèi)存大小,申請(qǐng)內(nèi)存以及將內(nèi)存地址與對(duì)象進(jìn)行關(guān)聯(lián)-
計(jì)算內(nèi)存大小:
size = cls->instanceSize(extraBytes);size_t instanceSize(size_t extraBytes) const { if (fastpath(cache.hasFastInstanceSize(extraBytes))) { return cache.fastInstanceSize(extraBytes); } size_t size = alignedInstanceSize() + extraBytes; // CF requires all objects be at least 16 bytes. if (size < 16) size = 16; return size; } -
申請(qǐng)內(nèi)存:
calloc,返回值obj為具體內(nèi)存地址obj = (id)calloc(1, size); -
將內(nèi)存地址與對(duì)象進(jìn)行關(guān)聯(lián)
obj->initInstanceIsa(cls, hasCxxDtor);這一步主要是創(chuàng)建 isa 指針,并將 isa 指針指向申請(qǐng)的內(nèi)存地址,然后與cls(LYPerson)類進(jìn)行關(guān)聯(lián)
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至此,alloc的整個(gè)流程我們已經(jīng)基本了解了,接下來(lái)我們看下 init 做了哪些操作
init 源碼分析
依然是通過(guò)斷點(diǎn)跳轉(zhuǎn)至源碼具體實(shí)現(xiàn),我們發(fā)現(xiàn) init 的操作異常簡(jiǎn)單,具體如下:
// Replaced by CF (throws an NSException)
+ (id)init {
return (id)self;
}
- (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;
}
通過(guò)上面的源碼我們可以發(fā)現(xiàn),不管是類方法還是實(shí)例方法,init都是直接返回了對(duì)象本身,那么蘋果這么做用意何在呢?
這里的init主要作用是提供一個(gè)構(gòu)造方法的入口 ，是通過(guò)工廠設(shè)計(jì)（工廠方法模式）,這里能使用id強(qiáng)轉(zhuǎn)的原因瞎惫，主要還是因?yàn)?內(nèi)存字節(jié)對(duì)齊后溜腐，可以使用類型強(qiáng)轉(zhuǎn)為你所需的類型
至此,對(duì)于 init 的原理我們也有了了解,那么最后讓我們來(lái)看一下new具體做了哪些操作
new 源碼分析
依然是通過(guò)斷點(diǎn)跳轉(zhuǎn)至源碼具體實(shí)現(xiàn),我們發(fā)現(xiàn) new 的操作異常簡(jiǎn)單,具體如下:
+ (id)new {
return [callAlloc(self, false/*checkNil*/) init];
}
過(guò)源碼可以得知，new 函數(shù)中直接調(diào)用了 callAlloc 函數(shù)（即 alloc 中分析的函數(shù)）瓜喇，且調(diào)用了 init 函數(shù)挺益，所以可以得出 new 其實(shí)就等價(jià)于 [alloc init] 的結(jié)論
但是一般開發(fā)中并不建議使用 new ，主要是因?yàn)橛袝r(shí)會(huì)重寫 init 方法做一些自定義的操作乘寒，而用 new 初始化時(shí)調(diào)用的是 NSObject 的 init 方法.這種時(shí)候就可能會(huì)出現(xiàn)無(wú)法走到自定義 init 的部分
總結(jié)
通過(guò)源碼調(diào)試的方式我們已經(jīng)了解了對(duì)象創(chuàng)建過(guò)程中 alloc init new 分別做了哪些東西.了解了這些原理之后可以幫助我們后續(xù)更好的理解對(duì)象.最后稍微總結(jié)下關(guān)鍵點(diǎn):
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slowpath和fastpath寫法主要是為了實(shí)現(xiàn)編譯器優(yōu)化 - 對(duì)象創(chuàng)建過(guò)程的關(guān)鍵三步分別是:計(jì)算內(nèi)存大小,申請(qǐng)內(nèi)存以及將內(nèi)存地址與對(duì)象進(jìn)行關(guān)聯(lián)
- 計(jì)算內(nèi)存大小的時(shí)候涉及到內(nèi)存對(duì)齊,以16位進(jìn)行對(duì)齊
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init主要是提供構(gòu)造函數(shù)的入口,不做其他操作 -
new中的init方法是默認(rèn)調(diào)用的,所以實(shí)現(xiàn)了initWith**方法的類調(diào)用new方法時(shí)無(wú)法調(diào)用自定義的內(nèi)容
