在分析alloc源碼之前羡疗，先來觀察下以下3個對象：

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分別輸出3個對象的 內(nèi)容挺物、指針地址、對象地址纺棺，下圖是打印結(jié)果

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通過打印可以看出榄笙，3個對象指向的是同一個內(nèi)存空間，所以其內(nèi)容和對象地址是相同的祷蝌，但是指針地址是不同的

所以接下來將探索茅撞，alloc做了什么？init做了什么巨朦？

alloc源碼探究

alloc大致流程如下

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1. 首先根據(jù)main函數(shù)中的HLPerson類的alloc方法進入alloc方法的源碼（即源碼分析開始）

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

2. 跳轉(zhuǎn)至_objc_rootAlloc的源碼

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

3. 跳轉(zhuǎn)至callAlloc的源碼

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));
}

在callAlloc方法里面可以看到if的判斷條件米丘，那么fastpath(!cls->ISA()->hasCustomAWZ())都做了什么呢？fastpath又是什么呢罪郊？

• fastpath()

#define fastpath(x) (__builtin_expect(bool(x), 1))
#define slowpath(x) (__builtin_expect(bool(x), 0)) 

/*
編譯器指令，允許程序員將最有可能執(zhí)行的分支告訴編譯器,讓編譯器在生成指令的時候尚洽，概率很高的分支指令不需要跳轉(zhuǎn)悔橄，而概率低的分支指令需要經(jīng)過跳轉(zhuǎn)，從而使得大部分情況下都不需要經(jīng)過跳轉(zhuǎn)，提高執(zhí)行效率.
(__builtin_expect(bool(x), 1))：表示bool(x)為真的可能性較大
(__builtin_expect(bool(x), 0))：表示bool(x)為假的可能性較大
*/
__builtin_expect(EXP, N)

• cls->ISA()->hasCustomAWZ()
  這個函數(shù)是用來判斷一個類是否有自定義的+allocWithZone方法癣疟。
• fastpath(!cls->ISA()->hasCustomAWZ())
  這里表示挣柬，一個類沒有自定義+allocWithZone方法的可能性比較大。
  在HLPerson類中沒有自定義+allocWithZone睛挚，那么callAlloc函數(shù)會執(zhí)行到return _objc_rootAllocWithZone(cls, nil);這里

4. 跳轉(zhuǎn)至_objc_rootAllocWithZone的源碼

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);
}

5. 跳轉(zhuǎn)至_class_createInstanceFromZone的源碼

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);
}

這部分是alloc源碼的核心操作邪蛔，該方法的實現(xiàn)主要分為三部分：

• cls -> instanceSize -> 計算需要開辟的內(nèi)存空間大小
• calloc -> 申請內(nèi)存
• obj -> initInstanceIsa -> 將申請的內(nèi)存與isa關(guān)聯(lián)

cls -> instanceSize：計算所需內(nèi)存大小

• 跳轉(zhuǎn)至instanceSize的源碼

    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;
    }

通過斷點調(diào)試，會執(zhí)行到cache.fastInstanceSize方法扎狱，計算內(nèi)存大小侧到。跳轉(zhuǎn)至fastInstanceSize的源碼

    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);
        }
    }

通過斷點調(diào)試，會執(zhí)行到align16

• 跳轉(zhuǎn)至align16的源碼淤击，這個方法是 16字節(jié)對齊算法

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

內(nèi)存字節(jié)對齊原則

• 數(shù)據(jù)成員對齊規(guī)則：struct 或者 union 的數(shù)據(jù)成員匠抗，第一個數(shù)據(jù)成員放在offset為0的地方，以后每個數(shù)據(jù)成員存儲的起始位置要從該成員大小或者成員的子成員大形厶А（只要該成員有子成員汞贸，比如數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)體等）的整數(shù)倍開始（例如int在32位機中是4字節(jié)印机，則要從4的整數(shù)倍地址開始存儲）
• 數(shù)據(jù)成員為結(jié)構(gòu)體：如果一個結(jié)構(gòu)里有某些結(jié)構(gòu)體成員矢腻，則結(jié)構(gòu)體成員要從其內(nèi)部最大元素大小的整數(shù)倍地址開始存儲（例如：struct a里面存有struct b，b里面有char射赛、int多柑、double等元素，則b應(yīng)該從8的整數(shù)倍開始存儲）
• 結(jié)構(gòu)體的整體對齊規(guī)則：結(jié)構(gòu)體的總大小咒劲，即sizeof的結(jié)果顷蟆，必須是其內(nèi)部做大成員的整數(shù)倍，不足的要補齊

為什么需要16字節(jié)對齊

• 通常內(nèi)存是由一個個字節(jié)組成的腐魂，cpu在存取數(shù)據(jù)時帐偎，并不是以字節(jié)為單位存儲，而是以塊為單位存取蛔屹，塊的大小為內(nèi)存存取力度削樊。頻繁存取字節(jié)未對齊的數(shù)據(jù)，會極大降低cpu的性能兔毒，所以可以通過減少存取次數(shù)來降低cpu的開銷
• 16字節(jié)對齊漫贞，是由于在一個對象中，第一個屬性isa占8字節(jié)育叁，當然一個對象肯定還有其他屬性迅脐，當無屬性時，會預(yù)留8字節(jié)豪嗽，即16字節(jié)對齊谴蔑，如果不預(yù)留豌骏，相當于這個對象的isa和其他對象的isa緊挨著，容易造成訪問混亂
• 16字節(jié)對齊后隐锭，可以加快CPU讀取速度窃躲，同時使訪問更安全，不會產(chǎn)生訪問混亂的情況

字節(jié)對齊-總結(jié)

• 在字節(jié)對齊算法中钦睡，對齊的主要是對象蒂窒，而對象的本質(zhì)則是一個 struct objc_object的結(jié)構(gòu)體
• 結(jié)構(gòu)體在內(nèi)存中是連續(xù)存放的，所以可以利用這點對結(jié)構(gòu)體進行強轉(zhuǎn)
• 蘋果早期是8字節(jié)對齊荞怒，現(xiàn)在是16字節(jié)對齊

calloc：申請內(nèi)存洒琢，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)存挣输，并賦值給obj纬凤，因此obj是指向內(nèi)存地址的指針

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

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

經(jīng)過calloc，內(nèi)存已經(jīng)申請好了撩嚼，類也已經(jīng)傳入進來了停士，那么接下來就需要將類與地址指針即isa指針進行關(guān)聯(lián)

alloc總結(jié)：alloc的主要目的是開辟一段指定大小的內(nèi)存空間，并將這段內(nèi)存空間關(guān)聯(lián)到對象的isa指針完丽。

init 源碼探索

通過代碼進行探索init方法

HLPerson *p1 = [[HLPerson alloc] init];

• 跳轉(zhuǎn)至init的源碼

- (id)init {
    return _objc_rootInit(self);
}

• 跳轉(zhuǎn)至_objc_rootInit的源碼

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;
}

有此可見涨椒，返回的是傳入的self本身

new 源碼探索

在開發(fā)中兵罢，初始化除了init奔缠，還可以使用new束昵，兩者本質(zhì)上其實并沒有什么區(qū)別，以下是objc中new的源碼實現(xiàn)聘鳞，通過源碼可以得知薄辅，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)抠璃，所以[p1 new] 其實就等價于 [[p1 alloc] init]

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

tips：但是一般開發(fā)中并不建議使用new站楚，主要是因為有時會重寫init方法做一些自定義的操作，例如initWithXXX搏嗡，會在這個方法中調(diào)用[super init]窿春，用new初始化可能會無法走到自定義的initWithXXX部分。