iOS底层之alloc&init&new源码解析

前言

相信每一个iOS开发人员创建对象的时候都会写这样一行代码

NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];

接下来就让已alloc为例来查找一下苹果的源码实现。

一、查找alloc源码实现

要想了解alloc的源码实现，咱们首先得找到alloc的源码在哪个库里实现，找到这个库以后先下载这个库，然后咱们就可以看他的底层源码实现了。
找到alloc所在的库有以下三种方法：

1、直接下代码断点

先在alloc处打一个断点

图一

然后按住control按钮点击下图（图二）中的红色方框内的in按钮

图二

然后会进入到调用栈会发现调用了objc_alloc

图三

继续control+in往下走走到objc_alloc内部就会找到alloc所在的库了

图四

这里的 libobjc.A.dylib 这个动态链接库就是我们想要找的包含alloc源码的库了。

2、下符号断点

图五

图六

通过上面图五、图六两步打一个alloc的符号断点，就可以看到alloc所在的动态链接库

图七

读取这个地址可以看到就是我们自己创建的类

图八

注意：程序运行前请先取消alloc符号断点、现在自己写的代码的alloc出打一个断点，等程序断在此处后再选中alloc符号断点进行下一步就可以定位到图七中的动态库了。

3、反汇编显示

具体操作方式为打开 Debug 菜单下的 Debug Workflow 下的 Always Show Disassembly

图九

然后control+in一步步下断点走到这

图十

至此，我们得到了 alloc 实现位于 libObjc 这个动态库，而libObjc又属于objc4，而刚好苹果已经开源了这部分的代码，所以我们可以在苹果开源官网
上下载即可。最新的 objc4 为 781。

图十一

二、alloc流程分析

alloc流程分析

点击对象的alloc方法进入源码实现

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

进入查看_objc_rootAlloc源码实现

// 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*/);
}

进入查看callAlloc源码实现

// 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;
    //类是否具有默认的alloc/allocWithZone:实现
    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));
}

一般情况下，在我们自定义的类中如果没有重写+(instance)alloc或+(instance)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone方法，默认走_objc_rootAllocWithZone这个方法

进入查看_objc_rootAllocWithZone源码实现

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);
}

进入查看_class_createInstanceFromZone源码实现

/***********************************************************************
* class_createInstance
* fixme
* Locking: none
*
* Note: this function has been carefully written so that the fastpath
* takes no branch.
**********************************************************************/
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
    // 一次性读取类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;
    // 1.计算需要开辟的内存大小，传入的extraBytes 为 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 {
        // 2.申请内存
        obj = (id)calloc(1, size);
    }
    if (slowpath(!obj)) {
        if (construct_flags & OBJECT_CONSTRUCT_CALL_BADALLOC) {
            return _objc_callBadAllocHandler(cls);
        }
        return nil;
    }

    // 3.将 cls类 与 obj指针（即isa） 关联
    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);
}

这部分源码为alloc的核心，由上面的源码可以看到主要流程分三步：

计算需要开辟的内存的大小size = cls->instanceSize(extraBytes);
申请内存obj = (id)calloc(1, size);
将cls类与obj指针（即isa）关联obj->initInstanceIsa(cls, hasCxxDtor);

三、init源码分析

进入查看init源码实现

// Replaced by CF (throws an NSException)
+ (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;
}

由上述源码可以看出init返回的是self本身，这样做的原因是为了用户可以重写此方法做一些初始化操作

new 源码解析

一般在开发中，初始化除了init，还可以使用new，两者本质上并没有什么区别，以下是objc中new的源码实现，通过源码可以得知，new函数中直接调用了callAlloc函数（即alloc中分析的函数），且调用了init函数，所以可以得出[NSObject new]其实就等价于[[NSObject alloc] init]的结论。

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

但是一般开发中并不建议使用new，主要是因为有时会重写init方法做一些初始化操作，用new创建对象可能会无法做到初始化一些东西。