alloc與init探索

知識點概要

引入
alloc干了什么聊疲？
為什么要有init茬底？
為什么要有new？直接使用有何缺陷获洲？
[NSObject alloc]為什么沒有進(jìn)入alloc方法阱表？

引入

    Person *p1 = [[Person alloc]init];
    Person *p2 = [p1 init];
    Person *p3 = [p1 init];
    NSLog(@"%@ - %p - %p",p1,p1,&p1);
    NSLog(@"%@ - %p - %p",p2,p2,&p2);
    NSLog(@"%@ - %p - %p",p3,p3,&p3);

p1、p2贡珊、p3結(jié)果相同嗎最爬？&p1、&p2门岔、&p3結(jié)果相同嗎爱致？
答案是：前者相同，后者不同寒随，輸出結(jié)果如下：

結(jié)果.png

我們來回顧C語言指針的知識：

    int temp = 3;//定一個int類型變量
    int *a = &temp;//聲明一個int類型的指針仇轻，指向的地址是temp的內(nèi)存地址
    //直接輸出a和直接輸出&temp的結(jié)果一樣，都是temp的內(nèi)存地址萤晴，而&a表示的是a的內(nèi)存地址载碌，因為指針類型也是一個變量，需要空間去存儲
    printf("%p,%p,%p\n",a,&a,&temp);

那么蒲讯，對于&p1忘朝、&p2、&p3結(jié)果不相同就可以明白了判帮，話不多說局嘁，上圖：

指針.png

至于p1溉箕、p2、p3調(diào)用init之后結(jié)果相同悦昵，是接下來要探索的問題肴茄。

alloc干了什么？

怎么查看但指？

1.下符號斷點
1)我們知道會調(diào)用alloc方法寡痰，那么，先打上alloc符號斷點

ialloc.png

可以看到棋凳，會調(diào)用NSObject類中的alloc方法拦坠，因為我們自定義的類繼承自NSObject
2)在上一步中，可以看到j(luò)mp指令剩岳，會進(jìn)入_objc_rootAlloc贞滨，所以，繼續(xù)為_objc_rootAlloc打上斷點

_objc_rootAlloc.png

3)繼續(xù)按照之前的方式拍棕，符號斷點_objc_rootAllocWithZone

_objc_rootAllocWithZone.png

4)可以看到會調(diào)用callq指令晓铆，調(diào)用了runtime中的instanceSize、calloc方法

calloc.png

調(diào)用instanceSize方法绰播，計算需要開辟多大的內(nèi)存骄噪，接著會調(diào)用calloc開辟這樣一個大小的空間。最后蠢箩，會調(diào)用initInstanceIsa方法链蕊，將對象與這個空間關(guān)聯(lián)

2.根據(jù)符號斷點查找?guī)欤缓竺γⅲヌO果開源庫下載源碼示弓，看源碼，下面介紹三種方法查看呵萨。
1）第一種就是符號斷點
2）在你要進(jìn)入的位置奏属，打上斷點，然后潮峦，按住control鍵囱皿，點擊調(diào)試按鈕的“step into”，多點幾次忱嘹，會跳入另外一個斷點

debug.png

step into.png

打上符號斷點嘱腥，點擊下一步，如下圖拘悦，我們就知道庫名是objc

objc_alloc.png

3)打上斷點齿兔，debug選為匯編模式，找到對應(yīng)的方法objc_alloc，打符號斷點

方法.png

匯編代碼.png

總結(jié)：
1.通過符號斷點分苇，可以看到alloc的流程是：
alloc-->_objc_rootAlloc-->_objc_rootAllocWithZone-->retrun obj
_objc_rootAllocWithZone方法會調(diào)用核心的三個方法：
instanceSize：計算空間大小添诉，并進(jìn)行16字節(jié)對齊
calloc：根據(jù)大小，開辟一個這樣的內(nèi)存空間
initInstanceIsa：將開辟的內(nèi)存空間與對象關(guān)聯(lián)

注意：上述的三個核心方式其實不在_objc_rootAllocWithZone里面調(diào)用医寿，而是在_class_createInstanceFromZone方法中調(diào)用的栏赴，原因稍后再說。

2.通過源碼靖秩，調(diào)用流程如下：
alloc—>_objc_rootAlloc—>callAlloc—>_objc_rootAllocWithZone-->_class_createInstanceFromZone
可以看到须眷，callAlloc、_class_createInstanceFromZone沒有被調(diào)用沟突。因為在編譯時花颗，編譯器會根據(jù)指令進(jìn)行優(yōu)化，直接進(jìn)入_objc_rootAllocWithZone

callAlloc.png

從代碼及注釋中都可以看到惠拭，調(diào)用時捎稚，會被優(yōu)化
3.一個對象的大小，與其屬性有關(guān)求橄，屬性越多，占用的空間越多葡公，且按照16自字節(jié)的方式對齊(現(xiàn)在的新版本都是16字節(jié)對齊罐农，之前是8字節(jié)對齊。為什么要對齊催什？讀取按照一定字節(jié)讀取涵亏，不去計算，會更加快速安全)蒲凶。注意气筋，沒有屬性的對象，最小占用16字節(jié)大小旋圆，

init干了什么宠默？為什么要有init？

我們直接上源碼

init.png

_objc_rootInit.png

可以看到灵巧，直接將對象返回搀矫，啥也沒有做，不是我們想的會初始化空間值刻肄。

為什么要有init瓤球？

1.提供一個方法，對外給開發(fā)者使用敏弃，可以讓開發(fā)者定義自己個性的初始化內(nèi)容卦羡。
2.單一職責(zé)原則，與開辟內(nèi)存空間功能分開

為什么要有new？有何缺陷绿饵？
new是一個類方法欠肾，調(diào)用簡單，實際是alloc+init蝴罪。

+ (id)new {
    return [callAlloc(self, false/*checkNil*/) init];
}

缺陷是：我們自定義了init董济，使用new不會調(diào)用我們自定義的init方法，造成一個對象的創(chuàng)建出問題要门。例如

- (instancetype)initWithName:(NSString *)name
{
    self = [super init];
    
    if (self) {
        self.className = name;
    }
    
    return self;
}

探討[NSObject alloc]為什么沒有進(jìn)入alloc方法虏肾？

其實，無論是NSObject還是它的子類欢搜，調(diào)用alloc或者[[XXX alloc]init],優(yōu)先調(diào)用以下代碼:

// Calls [cls alloc].
id
objc_alloc(Class cls)
{
    return callAlloc(cls, true/*checkNil*/, false/*allocWithZone*/);
}

// Calls [[cls alloc] init].
id
objc_alloc_init(Class cls)
{
    return [callAlloc(cls, true/*checkNil*/, false/*allocWithZone*/) init];
}

那么封豪，我么進(jìn)入callAlloc方法看看

// 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));
}

我們知道，現(xiàn)在是objc2.0炒瘟，所以會進(jìn)入第一個分支吹埠。首先不為nil，其次調(diào)用cls->ISA()->hasCustomAWZ()疮装，看源碼：

#if FAST_CACHE_HAS_DEFAULT_AWZ
    bool hasCustomAWZ() const {
        return !cache.getBit(FAST_CACHE_HAS_DEFAULT_AWZ);
    }
    void setHasDefaultAWZ() {
        cache.setBit(FAST_CACHE_HAS_DEFAULT_AWZ);
    }
    void setHasCustomAWZ() {
        cache.clearBit(FAST_CACHE_HAS_DEFAULT_AWZ);
    }
#else
    bool hasCustomAWZ() const {
        return !(bits.data()->flags & RW_HAS_DEFAULT_AWZ);
    }
    void setHasDefaultAWZ() {
        bits.data()->setFlags(RW_HAS_DEFAULT_AWZ);
    }
    void setHasCustomAWZ() {
        bits.data()->clearFlags(RW_HAS_DEFAULT_AWZ);
    }
#endif

判斷本類是有默認(rèn)alloc/allocWithZone方法缘琅。很顯然，NSObject實現(xiàn)了廓推，所以刷袍，直接調(diào)用_objc_rootAllocWithZone方法創(chuàng)建了對象。當(dāng)然了樊展，如果是子類呻纹，而子類沒有默認(rèn)alloc/allocWithZone方法，則會走消息發(fā)送objc_msgSend专缠，調(diào)用alloc方法雷酪，源碼如下：

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

// 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*/);
}

走消息發(fā)送，最終會調(diào)用父類NSObject的alloc方法涝婉。此時哥力，流程和之前流程一樣，callAlloc->_objc_rootAllocWithZone

總結(jié)

1.為什么明明調(diào)用是alloc方法嘁圈，實際調(diào)用的是objc_alloc方法省骂？此時此刻，不要在心里一萬頭草泥馬飄過最住，冷靜下來钞澳。自己沒有更改，源碼中也沒有更改涨缚，那么轧粟，答案就只有一種了策治，編譯器做了優(yōu)化。在這里可以在LLVM源碼中找到答案兰吟，具體過程就不說了通惫，太難了，知道就行混蔼。
2.在不考慮優(yōu)化的情況下履腋，alloc的詳細(xì)流程如下：

alloc詳細(xì)流程.png