前言
alloc是iOS开发中为对象申请开辟内存的方法，那么alloc的底层到底做了哪些，以及alloc是如何申请并且开辟内存的，下面和大家一起探索一下alloc的具体步骤。
探索出alloc所在的源码方法
- 以下是三种常用的探索手法，也可以跳过直接从环境配置看起
- Control + in 找到 `objc_alloc
- 下符号断点：libobjc.A.dylib`+[NSObject alloc]
- 汇编查看流程
环境配置
- 为了更加直观的看到objc源码中的方法调用，方便我们断点追踪，因此采用源码编译配置的方法对alloc进行追踪，配置如下
objc4-750源码 + Xcode11 + MacOS 10.15
官方源码下载地址
iOS_objc4-756.2 最新源码编译调试
准备开车
-
代码准备好，打上断点，command+左键 开始追踪alloc方法，
image.png 1.进入NSObject类中的alloc方法
+ (id)alloc {
return _objc_rootAlloc(self);
}
- 2.依然还是NSObject类中的_objc_rootAlloc方法，查看方法内部，此时返回一个callAlloc对象
_objc_rootAlloc(Class cls)
{
return callAlloc(cls, false/*checkNil*/, true/*allocWithZone*/);
}
- 来到callAlloc内部实现，由于方法canAllocFast()的内部调用了bits.canAllocFast()，其返回值为为固定false，所以可以确定之后创建对象会走class_createInstance方法，
static ALWAYS_INLINE id
callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false)
{
/* 省略代码*/
// canAllocFast返回值固定为false，内部调用了一个bits. canAllocFast, 所以创建对象暂时看来只能用到else中的代码
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;
}
/* 省略代码*/
}
- 4.跟踪class_createInstance(cls, 0)方法，其内部调用了_class_createInstanceFromZone方法，并在其中进行size计算，内存申请，以及isa初始化
id
class_createInstance(Class cls, size_t extraBytes)
{
return _class_createInstanceFromZone(cls, extraBytes, nil);
}
- 对象size计算，通过方法cls->instanceSize(extraBytes)，计算出size，
其中64位系统下，对象大小采用8字节对齐，但是实际申请的内存最低为16字节，也就是说系统分配内存按照16字节对齐分配
- 对象size计算，通过方法cls->instanceSize(extraBytes)，计算出size，
// 此方法，用来字节对齐
uint32_t alignedInstanceSize() {
return word_align(unalignedInstanceSize());
}
// 字节对齐的详细方法，WORD_MASK在64位下为7，32位下为3，用来进行字节对齐
static inline size_t word_align(size_t x) {
return (x + WORD_MASK) & ~WORD_MASK;
}
// 申请地址，此处有16字节限制
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;
}
- 根据不同的条件，使用calloc或者malloc_zone_calloc进行内存申请，并且初始化isa指针，至此size大小的对象obj已经申请完成，并且返回
id obj;
if (!zone && fast) {
obj = (id)calloc(1, size);
if (!obj) return nil;
obj->initInstanceIsa(cls, hasCxxDtor);
}
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);
}
小扩展
init方法
- 跟随源码，进入init方法内部，得出结论，init的唯一作用就是规范代码，交给子类去自定义重写，其他没有实质性的功能作用
- (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;
}
new方法
- 进入new方法的内部，可以发现，new方法实际上做了两步操作，先调用callAlloc方法申请内存，再调用init方法，其中callAlloc就是我们在探索alloc的过程中第三步所做的操作，所以可以得出结论，new = alloc + init
+ (id)new {
return [callAlloc(self, false/*checkNil*/) init];
}
最后附上一张简单的流程图
image.png
总结
这是个人的实际追踪源码得出的一些结论，源码中还有一些分支代码还远远没有被追踪到，包括isa的初始化，allocWithZone等，如果有错误的地方还请指正，大家一起讨论，代码之路，任重道远~
