在分析alloc源碼之前揉稚，先來看看一下3個(gè)變量 指針 和 內(nèi)存地址 區(qū)別：

如圖所示

分別輸出3個(gè)對(duì)象的內(nèi)容、指針地址抹剩、對(duì)象地址嗽测，下圖是打印結(jié)果

如圖所示

結(jié)論：通過上圖可以看出绪励，可以發(fā)現(xiàn)三個(gè)對(duì)象的指針地址是不一致的肿孵；
因此我們可以知道，alloc 會(huì)去申請(qǐng) Person 對(duì)象的一塊內(nèi)存空間疏魏，然后會(huì)用一個(gè)指針來指向這塊申請(qǐng)的內(nèi)存空間停做，即 p1，而 init 不會(huì)對(duì)申請(qǐng)的內(nèi)存空間做任何的操作大莫，而是指向申請(qǐng)的同一片內(nèi)存空間蛉腌。

%p -> &p1：一個(gè)是內(nèi)存地址，
%p -> p1： 是對(duì)象指針指向的的內(nèi)存地址針

這就是本文需要探索的內(nèi)容只厘，alloc做了什么烙丛？init做了什么？

準(zhǔn)備工作

• 下載 objc4-781 源碼
• 編譯源碼羔味，可參考objc4-781 源碼編譯 & 調(diào)試

alloc 源碼探索,通過匯編探索流程

alloc + init 整體源碼的探索流程如下

alloc流程

• 1河咽、找到 alloc 方法，發(fā)現(xiàn) alloc 方法中調(diào)用了 _objc_rootAlloc 方法

//alloc源碼分析-第一步
+ (id)alloc {
    return _objc_rootAlloc(self);
}

• 2赋元、_objc_rootAlloc 中調(diào)用了 callAlloc 方法

//alloc源碼分析-第二步
id
_objc_rootAlloc(Class cls)
{
    return callAlloc(cls, false/*checkNil*/, true/*allocWithZone*/);
}

• 3忘蟹、callAlloc 中會(huì)調(diào)用 _objc_rootAllocWithZone 和 objc_msgSend

static ALWAYS_INLINE id
callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false)// alloc 源碼 第三步
{
#if __OBJC2__ //有可用的編譯器優(yōu)化
    /*
     參考鏈接：http://www.reibang.com/p/536824702ab6
     */
    
    // checkNil 為false，!cls 也為false 搁凸，所以slowpath 為 false媚值，假值判斷不會(huì)走到if里面，即不會(huì)返回nil
    if (slowpath(checkNil && !cls)) return nil;
    
    //判斷一個(gè)類是否有自定義的 +allocWithZone 實(shí)現(xiàn)护糖，沒有則走到if里面的實(shí)現(xiàn)
    if (fastpath(!cls->ISA()->hasCustomAWZ())) {
        return _objc_rootAllocWithZone(cls, nil);
    }
#endif

    // No shortcuts available. // 沒有可用的編譯器優(yōu)化
    if (allocWithZone) {
        return ((id(*)(id, SEL, struct _NSZone *))objc_msgSend)(cls, @selector(allocWithZone:), nil);
    }
    return ((id(*)(id, SEL))objc_msgSend)(cls, @selector(alloc));
}

如上所示褥芒，在calloc方法中，當(dāng)我們無法確定實(shí)現(xiàn)走到哪步時(shí)嫡良，可以通過斷點(diǎn)調(diào)試喂很，判斷執(zhí)行走哪部分邏輯。這里是執(zhí)行到_objc_rootAllocWithZone

slowpath & fastpath

其中關(guān)于slowpath和fastpath這里需要簡要說明下皆刺，這兩個(gè)都是objc源碼中定義的宏，其定義如下

//x很可能為真凌摄， fastpath 可以簡稱為 真值判斷
#define fastpath(x) (__builtin_expect(bool(x), 1)) 
//x很可能為假羡蛾，slowpath 可以簡稱為 假值判斷
#define slowpath(x) (__builtin_expect(bool(x), 0)) 

上面是 callAllco 方法的源碼實(shí)現(xiàn)，其中 if 語句中用到了 slowpath 和 fastpath锨亏，這是蘋果編譯器優(yōu)化的結(jié)果痴怨。一般我們打包 release 版本的時(shí)候，會(huì)自動(dòng)勾選上編譯器優(yōu)化選項(xiàng)器予。

• 4浪藻、在 _objc_rootAllocWithZone 中會(huì)調(diào)用 _class_createInstanceFromZone 方法

id
_objc_rootAllocWithZone(Class cls, malloc_zone_t *zone __unused)// alloc 源碼 第四步
{
    // allocWithZone under __OBJC2__ ignores the zone parameter
    //zone 參數(shù)不再使用 類創(chuàng)建實(shí)例內(nèi)存空間
    return _class_createInstanceFromZone(cls, 0, nil,
                                         OBJECT_CONSTRUCT_CALL_BADALLOC);
}

• 5、在 _class_createInstanceFromZone 中才是實(shí)現(xiàn)了主要的功能, 這部分是alloc源碼的核心操作乾翔，由下面的流程圖及源碼可知爱葵，該方法的實(shí)現(xiàn)主要分為三部分
  • cls->instanceSize：計(jì)算需要開辟的內(nèi)存空間大小
  • calloc：申請(qǐng)內(nèi)存施戴，返回地址指針
  • obj->initInstanceIsa：將 類 與 isa 關(guān)聯(lián)

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)// alloc 源碼 第五步
{
    ASSERT(cls->isRealized()); //檢查是否已經(jīng)實(shí)現(xiàn)

    // Read class's info bits all at once for performance
    //一次性讀取類的位信息以提高性能
    bool hasCxxCtor = cxxConstruct && cls->hasCxxCtor();
    bool hasCxxDtor = cls->hasCxxDtor();
    bool fast = cls->canAllocNonpointer();
    size_t size;

    //計(jì)算需要開辟的內(nèi)存大小，傳入的extraBytes 為 0
    size = cls->instanceSize(extraBytes);
    if (outAllocatedSize) *outAllocatedSize = size;

    id obj;
    if (zone) {
        obj = (id)malloc_zone_calloc((malloc_zone_t *)zone, 1, size);
    } else {
        //申請(qǐng)內(nèi)存
        obj = (id)calloc(1, size);
    }
    if (slowpath(!obj)) {
        if (construct_flags & OBJECT_CONSTRUCT_CALL_BADALLOC) {
            return _objc_callBadAllocHandler(cls);
        }
        return nil;
    }

    if (!zone && fast) {
        //將 cls類 與 obj指針（即isa） 關(guān)聯(lián)
        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);
}

alloc 核心操作

1.instanceSize 方法：計(jì)算所需內(nèi)存大小

• 1萌丈、跳轉(zhuǎn)至instanceSize的源碼實(shí)現(xiàn)

size_t instanceSize(size_t extraBytes) const {
    //編譯器快速計(jì)算內(nèi)存大小
    if (fastpath(cache.hasFastInstanceSize(extraBytes))) {
        return cache.fastInstanceSize(extraBytes);
    }
    
    // 計(jì)算類中所有屬性的大小 + 額外的字節(jié)數(shù)0
    size_t size = alignedInstanceSize() + extraBytes;
    // CF requires all objects be at least 16 bytes.
    //如果size 小于 16赞哗，最小取16
    if (size < 16) size = 16;
    return size;
}

通過斷點(diǎn)調(diào)試，會(huì)執(zhí)行到cache.fastInstanceSize方法辆雾，快速計(jì)算內(nèi)存大小

• 2肪笋、跳轉(zhuǎn)至fastInstanceSize的源碼實(shí)現(xiàn)，通過斷點(diǎn)調(diào)試度迂，會(huì)執(zhí)行到align16

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

    //Gcc的內(nèi)建函數(shù) __builtin_constant_p 用于判斷一個(gè)值是否為編譯時(shí)常數(shù)藤乙，如果參數(shù)EXP 的值是常數(shù)，函數(shù)返回 1惭墓，否則返回 0
    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
        //刪除由setFastInstanceSize添加的FAST_CACHE_ALLOC_DELTA16 8個(gè)字節(jié)
        return align16(size + extra - FAST_CACHE_ALLOC_DELTA16);
    }
}

• 3坛梁、跳轉(zhuǎn)至align16的源碼實(shí)現(xiàn)，這個(gè)方法是16字節(jié)對(duì)齊算法

//16字節(jié)對(duì)齊算法
static inline size_t align16(size_t x) {
    return (x + size_t(15)) & ~size_t(15);
}

為什么需要16字節(jié)對(duì)齊

需要字節(jié)對(duì)齊的原因诅妹，有以下幾點(diǎn)：

• 通常內(nèi)存是由一個(gè)個(gè)字節(jié)組成的罚勾，cpu在存取數(shù)據(jù)時(shí)，并不是以字節(jié)為單位存儲(chǔ)吭狡，而是以塊為單位存取尖殃，塊的大小為內(nèi)存存取力度。頻繁存取字節(jié)未對(duì)齊的數(shù)據(jù)划煮，會(huì)極大降低cpu的性能送丰，所以可以通過減少存取次數(shù)來降低cpu的開銷
• 16字節(jié)對(duì)齊，是由于在一個(gè)對(duì)象中弛秋，第一個(gè)屬性isa占8字節(jié)器躏，當(dāng)然一個(gè)對(duì)象肯定還有其他屬性，當(dāng)無屬性時(shí)蟹略，會(huì)預(yù)留8字節(jié)登失，即16字節(jié)對(duì)齊，如果不預(yù)留挖炬，相當(dāng)于這個(gè)對(duì)象的isa和其他對(duì)象的isa緊挨著揽浙，容易造成訪問混亂
• 16字節(jié)對(duì)齊后，可以加快CPU讀取速度意敛，同時(shí)使訪問更安全馅巷，不會(huì)產(chǎn)生訪問混亂的情況

2.calloc：申請(qǐng)內(nèi)存，返回地址指針

通過instanceSize計(jì)算的內(nèi)存大小草姻，向內(nèi)存中申請(qǐng) 大小 為 size的內(nèi)存钓猬，并賦值給obj，因此 obj是指向內(nèi)存地址的指針

obj = (id)calloc(1, size);

3.obj->initInstanceIsa：類與isa關(guān)聯(lián)

經(jīng)過calloc可知撩独，內(nèi)存已經(jīng)申請(qǐng)好了敞曹，類也已經(jīng)傳入進(jìn)來了账月，接下來就需要將 類與 地址指針 即isa指針進(jìn)行關(guān)聯(lián)，其關(guān)聯(lián)的流程圖如下所示

如圖所示

主要過程就是初始化一個(gè)isa指針异雁，并將isa指針指向申請(qǐng)的內(nèi)存地址捶障，在將指針與cls類進(jìn)行 關(guān)聯(lián)

同樣也可以通過斷點(diǎn)調(diào)試來印證上面的說法，在執(zhí)行完initInstanceIsa后纲刀，在通過po obj可以得出一個(gè)對(duì)象指針

init 方法

alloc源碼探索完了项炼，接下來探索init源碼，通過源碼可知示绊，inti的源碼實(shí)現(xiàn)有以下兩種類方法 init 和 實(shí)例方法 init

+ (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;
}

這里的init是一個(gè)構(gòu)造方法 锭部，是通過工廠設(shè)計(jì)（工廠方法模式）,主要是用于給用戶提供構(gòu)造方法入口。這里能使用id強(qiáng)轉(zhuǎn)的原因面褐，主要還是因?yàn)?內(nèi)存字節(jié)對(duì)齊后拌禾，可以使用類型強(qiáng)轉(zhuǎn)為你所需的類型

new 方法

一般在開發(fā)中，初始化除了init展哭，還可以使用new湃窍，兩者本質(zhì)上并沒有什么區(qū)別，以下是objc中new的源碼實(shí)現(xiàn)匪傍，通過源碼可以得知您市，new函數(shù)中直接調(diào)用了callAlloc函數(shù)（即alloc中分析的函數(shù)），且調(diào)用了init函數(shù)役衡，所以可以得出new 其實(shí)就等價(jià)于 [alloc init]的結(jié)論

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

但是我們推薦使用 [alloc init] 方法茵休，因?yàn)檫@樣我們可以自定義 init 方法，使我們的開發(fā)更加的靈活手蝎。
注：可在github下載已經(jīng)編譯成功的objc-781源碼