OC对象原理探索(上)-alloc流程

本文以OC类创建的时候alloc具体都做了什么操作为出发点，去挖掘底层类创建的具体步骤

类创建`alloc` 时堆栈操作

首先，我们创建一个工程，新建一个类，名字随便起，我这边是LMPerson,下面是具体代码：

    LMPerson *p = [LMPerson alloc];
    LMPerson *p1 = [p init];
    LMPerson *p2 = [p init];
    NSLog(@"%@-%p-%p",p,p,&p);
    NSLog(@"%@-%p-%p",p1,p1,&p1);
    NSLog(@"%@-%p-%p",p2,p2,&p2);

运行程序，查看控制台打印信息：

<LMPerson: 0x6000027041e0>-0x6000027041e0-0x7ffee06f3208
<LMPerson: 0x6000027041e0>-0x6000027041e0-0x7ffee06f3200
<LMPerson: 0x6000027041e0>-0x6000027041e0-0x7ffee06f31f8

从打印信息，我们可以看出类在alloc 的时候开辟了一个内存，init并没有对内存空间做任何操作， p,p1,p2的内存地址相同，指针地址不同。
可以用下面的图简单表示：

Snip20210609_5.png

那alloc究竟都干了什么呢，底层都触发哪些方法？这是我们要研究的，下面是探究源码的三种方式：

三种探究底层调用的方式

1. 断点+control Step into
  
  断点+control stepinto1.jpg
  
  断点+control stepinto2.jpg
1. 符号断点定位查流程
  我们现在知道alloc会执行 objc_alloc,那我们可以增加符号断点，看一下下面的流程是什么
  
  符号断点步骤1.png
  
  符号断点步骤2.png

下面就是运行项目，此处要注意的是先把objc_alloc断点关闭，程序启动会加载预处理的很多类，为了方便我们调试自己的类alloc情况，我们走到创建类的alloc断点时，把objc_alloc断点打开，下一步

符号断点步骤3.png

1. Debug汇编查看流程
  
  汇编查看流程调试1.png
  
  汇编查看流程调试2.png
  
  下面可以继续 control+step into
  
  汇编查看流程调试3.png

现在我们知道alloc底层会调用objc_alloc，那怎么看objc_alloc 后面的流程呢，这时候需要我们去查看苹果的源码
objc4-818.2.tar.gz，当前是这个源码，这个源码是不断更新的，查看最新的就可以
我们可以编译这个源码去查看底层实现，编译过程有很多问题需要处理，可以从网上找资料解决，也可以从github上下载别人编译好的来调试，比如 Cooci老师的github
ps:后面自己研究下怎么调试通源码

源码调试分析--alloc流程

我们把源码跑起来，一步步根据alloc的源码往里走

alloc源码1.png

alloc源码2.png

alloc源码3.png

这里__OBJC2__这个关键词就是判断objc的版本的，我们使用的最新版本，所以是会进入这里。
此处还有两个宏定义：

slowpath:告诉编译器，传入的条件结果为假的可能性很大
fastpath:告诉编译器，传入的条件结果为真的可能性很大
我们一步步step into 会发现走到了 fastpath里面，此处有一个判断 !cls->ISA()->hasCustomAWZ()

1623808971265.jpg

cache里是否有缓存.png

我们看到这里先返回当前类的ISA的Class对象，判断cache中有没有缓存，有->_objc_rootAllocWithZone,无->objc_msgSend，往下执行走到了_objc_rootAllocWithZone

_objc_rootAllocWithZone.png

_objc_rootAllocWithZone调用了_class_createInstanceFromZone

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 {
        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);
}

这个是alloc 内的关键方法，这里主要有三个步骤：

size = cls->instanceSize(extraBytes); 计算类需要开辟的内存空间大小
obj = (id)calloc(1, size); 申请开辟内存空间
obj->initInstanceIsa(cls, hasCxxDtor); 将类cls和obj指针进行关联

到此时，alloc整个流程执行完毕

总结

alloc流程图如下

alloc流程

OC对象原理探索(上)-alloc流程

类创建alloc 时堆栈操作

三种探究底层调用的方式

源码调试分析--alloc流程

总结

类创建`alloc` 时堆栈操作