OC中的alloc到底是干了啥

1.问题引入

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2.objc 源码直接跑一哈（iOS_objc4-781版本）

工程配置参考

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

// 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*/);
}

static ALWAYS_INLINE id
callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false)
{
#if __OBJC2__
    if (slowpath(checkNil && !cls)) return nil;
    // 判断是否有自定义的 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));
}

• fastpath slowpath

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

其实fastpath和 slowpath 就是告诉编译器，boo(x) 最可能的结果为0 或者1，这样寄存器读取指令就默认优先读取YES或者NO部分的代码，达到优化目的。

• hasCxxCtor hasCxxDtor 表示是否有c++类的创建和析构方法。
• fastpath(!cls->ISA()->hasCustomAWZ()) 这是判断一个类是否有自定义的 +allocWithZone实现。

id
_objc_rootAllocWithZone(Class cls, malloc_zone_t *zone __unused)
{
    // allocWithZone under __OBJC2__ ignores the zone parameter
    //zone 参数不再使用 类创建实例内存空间
    return _class_createInstanceFromZone(cls, 0, nil,
                                         OBJECT_CONSTRUCT_CALL_BADALLOC);
}

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;

    //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 {
        //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;
    }

    if (!zone && fast) {
        //将 cls类 与 obj指针（即isa） 关联
        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);
}

• cls->instanceSize 流程

size_t instanceSize(size_t extraBytes) const {
    //编译器快速计算内存大小
    if (fastpath(cache.hasFastInstanceSize(extraBytes))) {
        return cache.fastInstanceSize(extraBytes);
    }
    
    // 计算类中所有属性的大小 + 额外的字节数0
    size_t size = alignedInstanceSize() + extraBytes;
    // CF requires all objects be at least 16 bytes.
    //如果size 小于 16，最小取16
    if (size < 16) size = 16;
    return size;
}  
size_t fastInstanceSize(size_t extra) const
{
    ASSERT(hasFastInstanceSize(extra));

    //Gcc的内建函数 __builtin_constant_p 用于判断一个值是否为编译时常数，如果参数EXP 的值是常数，函数返回 1，否则返回 0
    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
        //删除由setFastInstanceSize添加的FAST_CACHE_ALLOC_DELTA16 8个字节
        return align16(size + extra - FAST_CACHE_ALLOC_DELTA16);
    }
}

*align16 为16字节对齐算法

//16字节对齐算法
static inline size_t align16(size_t x) {
    return (x + size_t(15)) & ~size_t(15);
}

*alignedInstanceSize

uint32_t alignedInstanceSize() {
    return word_align(unalignedInstanceSize());
}
    
uint32_t unalignedInstanceSize() {
    assert(isRealized());
    return data()->ro->instanceSize;
}
    
static inline uint32_t word_align(uint32_t x) {
    return (x + WORD_MASK) & ~WORD_MASK;
}

#ifdef __LP64__
#   define WORD_MASK 7UL
#else
#   define WORD_MASK 3UL
#endif

• alignedInstanceSize 为 isa指针大小，在64位架构下为8字节大小，word_align里面为8字节对齐固定写法，extraBytes为0，因为定义的CKPerson 没有任何属性，往下走有个最小返回 16的判断，所以返回的size 为16。
• calloc 分配内存空间。
  
  obj0
• initInstanceIsa 关联isa。
  
  obj1

总结

经过源码分析alloc主要是做了开辟内存空间的操作，核心方法为_class_createInstanceFromZone 计算---开辟----关联，总结图如下。

alloc流程图总结