前言
對(duì)象創(chuàng)建alloc涛救，alloc是iOS開發(fā)中為對(duì)象申請(qǐng)開辟內(nèi)存的方法酸茴，那么alloc的底層到底做了哪些磺陡，以及alloc是如何申請(qǐng)并且開辟內(nèi)存的让簿，下面和大家一起探索一下alloc的具體步驟敬察。
alloc探索思路
以下是三種常用的探索手法，也可以跳過直接從alloc底層原理看起
TDPerson *p1 = [TDPerson alloc];
TDPerson *p2 = [p1 init];
TDPerson *p3 = [p1 init];
NSLog(@"%@ —— %p", p1, &p1)
NSLog(@"%@ —— %p", p2, &p2)
NSLog(@"%@ —— %p", p3, &p3)
輸出：
<TDPerson: 0x6000032f0218> —— 0x6000032f038
<TDPerson: 0x6000032f0218> —— 0x6000032f030
<TDPerson: 0x6000032f0218> —— 0x6000032f028
1尔当、下斷點(diǎn)
control + in 找到 libobjc.A.dylib`objc_alloc (注: 建議用真機(jī)莲祸，模擬器走x86，真機(jī)走的arm64)
2椭迎、下符號(hào)斷點(diǎn)（Symbolic Breakpoint）
斷點(diǎn) alloc { 找到 libobjc.A.dylib`+[NSObject alloc]
3锐帜、匯編
打開匯編查看流程 Debug ——> Workflow ——> always show Disassembly
alloc底層原理
上面比較難斷點(diǎn)跟蹤，為了更加直觀的看到objc源碼中的方法調(diào)用畜号，方便我們斷點(diǎn)跟蹤缴阎，因此配置出了可直接編譯運(yùn)行的源碼，配置如：objc4-750源碼 + Xcode11 + MacOS 10.15 ios最新支持ios10.14
官方源碼下載地址
iOS_objc4-756.2 最新源碼編譯調(diào)試
代碼準(zhǔn)備好简软，打上斷點(diǎn)蛮拔，command+左鍵 開始追蹤alloc方法，進(jìn)入如下流程：
- alloc
+ (id)alloc {
return _objc_rootAlloc(self);
}
- _objc_rootAlloc
_objc_rootAlloc(Class cls) {
return callAlloc(cls, false/*checkNil*/, true/*allocWithZone*/);
}
- callAlloc
static ALWAYS_INLINE id
callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false)
{
if (slowpath(checkNil && !cls)) return nil;
#if __OBJC2__
if (fastpath(!cls->ISA()->hasCustomAWZ())) {
// canAllocFast返回值固定為false痹升，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 {
// 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;
}
}
#endif
if (allocWithZone) return [cls allocWithZone:nil];
return [cls alloc];
}
- class_createInstance
id
class_createInstance(Class cls, size_t extraBytes) {
return _class_createInstanceFromZone(cls, extraBytes, nil);
}
- _class_createInstanceFromZone
在_class_createInstanceFromZone中進(jìn)行對(duì)象size計(jì)算instanceSize建炫，內(nèi)存申請(qǐng)calloc，以及isa初始化initInstanceIsa
_class_createInstanceFromZone(Class cls, size_t extraBytes, void *zone, \
bool cxxConstruct = true, size_t *outAllocatedSize = nil)
{
/* 省略代碼 */
size_t size = cls->instanceSize(extraBytes); // 對(duì)象size計(jì)算
if (outAllocatedSize) *outAllocatedSize = size;
id obj;
if (!zone && fast) {
obj = (id)calloc(1, size); // 開辟了內(nèi)存空間
if (!obj) return nil;
obj->initInstanceIsa(cls, hasCxxDtor) // 讓obj和當(dāng)前的class關(guān)聯(lián)起來
} 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);
}
/* 省略代碼 */
}
alloc申請(qǐng)內(nèi)存（字節(jié)對(duì)齊）
size_t size = cls->instanceSize(extraBytes); size是如何開辟內(nèi)存空間呢
- 我們對(duì)象需要的內(nèi)存空間 以 8位倍數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ) 以 8字節(jié)對(duì)齊
- 最少16字節(jié)
好處：方便計(jì)算機(jī)讀取疼蛾，以空間換取時(shí)間
// 申請(qǐng)地址肛跌，此處有16字節(jié)限制
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;
}
// 此方法，用來字節(jié)對(duì)齊
uint32_t alignedInstanceSize() {
return word_align(unalignedInstanceSize());
}
// 字節(jié)對(duì)齊的詳細(xì)方法察郁，WORD_MASK在64位下為7衍慎，32位下為3，用來進(jìn)行字節(jié)對(duì)齊
static inline size_t word_align(size_t x) {
return (x + WORD_MASK) & ~WORD_MASK;
}
小擴(kuò)展
init方法
查看init源碼绳锅，init 直接 return obj; 規(guī)范代碼西饵，工廠設(shè)計(jì)模式，交給子類去自定義重寫鳞芙，沒有其他實(shí)質(zhì)功能作用
- (id)init {
return _objc_rootInit(self);
}
new方法
查看new源碼眷柔，內(nèi)部調(diào)用callAlloc 后執(zhí)行init，得出結(jié)論：new = alloc + init
+ (id)new {
return [callAlloc(self, false/*checkNil*/) init];
}
對(duì)象屬性在內(nèi)存中的布局
如何查看對(duì)象的存儲(chǔ)空間 內(nèi)存 run原朝，常用LLDB命令如：
- register read：讀寄存器驯嘱；x0即是第一個(gè)參數(shù)的傳遞者，也是返回值的存儲(chǔ)地方喳坠。
- x object：以16進(jìn)制打印這個(gè)對(duì)象的地址空間鞠评，iOS是小端模式 ， 內(nèi)存 run 是反的壕鹉。
- x/4xg object：以16進(jìn)制的方式打印 object 的 4 段內(nèi)存區(qū)域的地址剃幌，每一段是 8 個(gè)字節(jié)大小聋涨。
更多LLDB命令可移步參考iOS之LLDB常用命令
附上alloc流程圖
