背景：在iOS中萬物皆對(duì)像粉寞，平時(shí)我們?cè)陂_發(fā)中經(jīng)常用到alloc這個(gè)方法妙同，但是底層是如何實(shí)現(xiàn)的呢杈湾！帶著這個(gè)疑問我們一起從對(duì)象NSObject的初始化alloc開始探索。

一费变、前話：調(diào)試方法

在開始調(diào)試之前摧扇，我們先了解一下幾種調(diào)試的方法
// 介紹三種方式// libobjc.A.dylib

1. 下斷點(diǎn) : control + in - objc_alloc
2. 下符號(hào)斷點(diǎn) objc_alloc: libobjc.A.dylib+[NSObject alloc]
3. 匯編，通過Debug->Debug WorkFlow->Allway Show

Disassembly 打開匯編界面挚歧，可看到調(diào)用 libobjc.A.dylib`objc_alloc:

二扛稽、alloc流程分析

• 1.新建類MyTeacher繼承自NSObject,在objct源碼內(nèi)的main方法內(nèi)寫以下代碼，在[MyTeacher alloc]方法處打上斷點(diǎn)滑负，然后進(jìn)行調(diào)試在张。

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "MyTeacher.h"
#import <objc/runtime.h>
#import <malloc/malloc.h>

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // size :
        // 1: 對(duì)象需要的內(nèi)存空間 8倍數(shù) - 8字節(jié)對(duì)齊
        // 2: 最少16 安全 16 - 8  > 16
        MyTeacher  *p = [MyTeacher alloc];//此處打斷點(diǎn)
        NSLog(@"%@",p);
    }
    return 0;
}

• 2.第一步會(huì)進(jìn)入NSObject類中的alloc 方法

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

• 3.我們?cè)龠M(jìn)一步查看 _objc_rootAlloc 方法

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

• 4.我們?cè)龠M(jìn)一步查看 callAlloc 方法用含，通過進(jìn)一步分析cls->canAllocFast()，此方法一直返回false帮匾，所以我們直接研究else的代碼啄骇，進(jìn)一步研究class_createInstance

static ALWAYS_INLINE id
callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false)
{
 /* 省略代碼*/
        // canAllocFast返回值固定為false，內(nèi)部調(diào)用了一個(gè)bits. canAllocFast, 所以創(chuàng)建對(duì)象暫時(shí)看來只能用到else中的代碼
        if (fastpath(cls->canAllocFast())) {
            // No ctors, raw isa, etc. Go straight to the metal.
            bool dtor = cls->hasCxxDtor();
            id obj = (id)calloc(1, cls->bits.fastInstanceSize());
            if (slowpath(!obj)) return callBadAllocHandler(cls);
            obj->initInstanceIsa(cls, dtor);
            return obj;
        }
        else { //*****執(zhí)行以下方法辟狈，上面的先不看*****
            // Has ctor or raw isa or something. Use the slower path.
            id obj = class_createInstance(cls, 0);
            if (slowpath(!obj)) return callBadAllocHandler(cls);
            return obj;
        }
   /* 省略代碼*/
}

• 5.接下來我們進(jìn)入 *** class_createInstance(cls, 0) *** 研究肠缔， 調(diào)用_class_createInstanceFromZone(cls, extraBytes, nil)

id 
class_createInstance(Class cls, size_t extraBytes)
{
    return _class_createInstanceFromZone(cls, extraBytes, nil);
}

• 6. 我們看一下_class_createInstanceFromZone(cls, extraBytes, nil)

id
_class_createInstanceFromZone(Class cls, size_t extraBytes, void *zone, 
                              bool cxxConstruct = true, 
                              size_t *outAllocatedSize = nil)
{
    if (!cls) return nil;

    assert(cls->isRealized());

    // Read class's info bits all at once for performance
    bool hasCxxCtor = cls->hasCxxCtor();
    bool hasCxxDtor = cls->hasCxxDtor();
    bool fast = cls->canAllocNonpointer();

   //此處計(jì)算內(nèi)存的大小
    size_t size = cls->instanceSize(extraBytes);
    if (outAllocatedSize) *outAllocatedSize = size;

    id obj;
    if (!zone  &&  fast) {//********此時(shí)為true夏跷，會(huì)執(zhí)行以下代碼******
        obj = (id)calloc(1, size);
        if (!obj) return nil;
        obj->initInstanceIsa(cls, hasCxxDtor);
    } 
    else {
        if (zone) {
            obj = (id)malloc_zone_calloc ((malloc_zone_t *)zone, 1, size);
        } else {
            obj = (id)calloc(1, size);
        }
        if (!obj) return nil;

        // Use raw pointer isa on the assumption that they might be 
        // doing something weird with the zone or RR.
        obj->initIsa(cls);
    }

    if (cxxConstruct && hasCxxCtor) {
        obj = _objc_constructOrFree(obj, cls);
    }

    return obj;
}

詳細(xì)解讀
①hasCxxCtor()
hasCxxCtor()是判斷當(dāng)前class或者superclass是否有.cxx_construct 構(gòu)造方法的實(shí)現(xiàn)
②hasCxxDtor()
hasCxxDtor()是判斷判斷當(dāng)前class或者superclass是否有.cxx_destruct 析構(gòu)方法的實(shí)現(xiàn)
③canAllocNonpointer()
anAllocNonpointer()是具體標(biāo)記某個(gè)類是否支持優(yōu)化的isa
④instanceSize()
instanceSize()獲取類的大泻咦（傳入額外字節(jié)的大小）
已知zone=false槽华，fast=true壹蔓，則(!zone && fast)=true
⑤calloc()
用來動(dòng)態(tài)開辟內(nèi)存，沒有具體實(shí)現(xiàn)代碼猫态，接下來的文章會(huì)講到malloc源碼
⑥initInstanceIsa()
內(nèi)部調(diào)用initIsa(cls, true, hasCxxDtor)初始化isa

• 6. 其中 size_t size = cls->instanceSize(extraBytes)是計(jì)算內(nèi)存的大小佣蓉，此處我們進(jìn)行分析一下，了解一下如何內(nèi)存分配亲雪，其中64位系統(tǒng)下勇凭，對(duì)象大小采用8字節(jié)對(duì)齊，但是實(shí)際申請(qǐng)的內(nèi)存最低為16字節(jié)义辕。然后調(diào)用calloc(1, size);函數(shù)為對(duì)象分配內(nèi)存空間虾标。

size_t instanceSize(size_t extraBytes) {
  size_t size = alignedInstanceSize() + extraBytes;
  // CF requires all objects be at least 16 bytes.
  if (size < 16) size = 16;
      return size;
}

uint32_t alignedInstanceSize() {
  return word_align(unalignedInstanceSize());
}

// May be unaligned depending on class's ivars.
//讀取當(dāng)前的類的屬性數(shù)據(jù)大小
uint32_t unalignedInstanceSize() {
  assert(isRealized());
  return data()->ro->instanceSize;
}
//進(jìn)行內(nèi)存對(duì)齊
//WORD_MASK == 7
static inline uint32_t word_align(uint32_t x) {
   return (x + WORD_MASK) & ~WORD_MASK;
}

以下是內(nèi)存對(duì)齊的算法（參考了我是好寶寶 寫的內(nèi)容），此內(nèi)容通俗易懂灌砖。

假如： x = 9璧函，已知WORD_MASK = 7

x + WORD_MASK = 9 + 7 = 16
WORD_MASK 二進(jìn)制 ：0000 0111 = 7 （4+2+1）
~WORD_MASK : 1111 1000
16二進(jìn)制為  : 0001 0000
 
1111 1000
0001 0000
---------------
0001 0000 = 16

所以 x = 16    也就是 8的倍數(shù)對(duì)齊，即 8 字節(jié)對(duì)齊

作者：我是好寶寶
鏈接：https://juejin.im/post/5df6323d6fb9a016317813b0
來源：掘金

• 7. 根據(jù)不同的條件基显，使用calloc或者malloc_zone_calloc進(jìn)行內(nèi)存申請(qǐng)蘸吓，并且初始化isa指針，至此size大小的對(duì)象obj已經(jīng)申請(qǐng)完成撩幽，并且返回库继。
     注：initIsa(cls)，isa綁定類class這個(gè)后面再講窜醉。

if (zone) {
        obj = (id)malloc_zone_calloc ((malloc_zone_t *)zone, 1, size);
 } else {
        obj = (id)calloc(1, size);
 }
 if (!obj) return nil;

  // Use raw pointer isa on the assumption that they might be 
 // doing something weird with the zone or RR.
 obj->initIsa(cls);

三制跟、init & new

• 1. 我們?cè)倏匆幌?strong>init方法，其實(shí)里面沒做什么事酱虎。就提供一個(gè)工廠方法給開發(fā)者擴(kuò)展雨膨。比如我們平時(shí)寫的self == [super init],然后寫上我們自定義的方法

- (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;
}

• 2. new調(diào)用的是callAlloc方法和init，那么可以理解為new實(shí)際上就是alloc+init 的綜合體读串。

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

總結(jié)：

• 1. alloc 申請(qǐng)的內(nèi)在空間是以8為倍數(shù)聊记，且最小為16bit;
• 2. init 沒做什么事撒妈，就為了方便開發(fā)者擴(kuò)展;
• 3. new 就是alloc 和 init 的集合。

最后看一張alloc的流程圖排监，此圖根據(jù)objc的源碼經(jīng)以上分析得來狰右。

alloc 流程.png

參考：
蘋果的開源代碼
Coci老師的調(diào)試objc源碼的方法
iOS探索 alloc流程 (by我是好寶寶)