iOS 底層探究一：alloc

這是我參與8月更文挑戰的第1天，活動詳情查看：8月更文挑戰

在咱們平常開發過程當中，對象初始化應該是咱們每一個人常常遇到的，可是對象初始化過程當中具體作了哪些事情，也許不少人不明因此，因此咱們來探究一下對象初始化的過程。

首先，咱們經過一個案例看一下

咱們建立了一個 LGPerson對象，對 p1 作 alloc 操做，對 p2、p3分別作 init 操做，而後分別打印 p1、p2、p3及它們的地址與指針的地址，而後咱們能夠看到p1、p2、p3的地址都同樣，可是他們的指針地址卻不同。能夠得出結論：

1.LGPerson 類在執行完 alloc方法以後就開闢了內存空間，有了指針的指向。 2.p2、p3與p1指向的內存相同，說明 init 方法沒有對指針作操做。 3.在執行完init方法後咱們經過對p1、p2、p3指針取地址打印，能夠看到指針地址並不相同，且是以8個字節的間隔連續存儲在棧空間。

如今咱們想點進去看看 alloc 跟 init 方法的具體實現，咱們能夠看到都是隻有聲明沒有實現。這裏咱們對  alloc 方法打斷點，經過 Debug Workflow 生成彙編代碼能夠看到，這裏調用的是 objc_alloc 方法。

allco 方法源碼調用流程

咱們知道底層調用的是objc_alloc方法，咱們下載objc的開源庫來看下具體的實現。

1. [LGPerson alloc]

首先第一步在起始位置打上斷點。

2. [NSObject alloc] 第二步咱們看到來到了NSObject類的alloc方法，因爲全部類都是繼承於NSObject類。

3. objc_alloc

這一步咱們會遇到一些問題，由於第二步命名調用的是 _objc_rootAlloc 放到，可是這裏卻來到了 objc_alloc 方法裏面。那麼爲何會走到這裏了呢？咱們在以下代碼中能夠找到答案。

4. callAlloc

這裏能夠看到在 1931 行有個判斷，第一次調用的時候並無走到 1932 行，而是在 1940 行對 cls 也就是 LGPerson 類發送了 alloc 方法。

5. _objc_rootAlloc

這裏就會先進入 alloc 方法，而後調用 _objc_rootAlloc 方法。

6. _objc_rootAllocWithZone

如今就再次進入了 callAlloc 方法，這也是 callAlloc 方法調用兩次的緣由。此次會走到 1932 行，調用 _objc_rootAllocWithZone 方法。

7. _class_createInstanceFromZone

在 _objc_rootAllocWithZone 方法以後會進入到  _class_createInstanceFromZone 方法，在這個方法裏面咱們着重關注幾個地方，在 7977 行這個會計算出 LGPerson 類相應的內存大小；7984 行會在堆區開闢出 size 大小的內存空間；7994 會綁定 isa 與 LGPerson 類相關聯， 並賦值了 hasCxxDtor c++ 相關的方法與函數；8002 行返回 obj 對象。

那麼問題來了，是如何知道該開闢多大的內存空間呢？具體咱們來看一下 instanceSize 方法。

**

inline size_t instanceSize(size_t extraBytes) const {
        // 若是有緩存會返回緩存的 size 大小
        if (fastpath(cache.hasFastInstanceSize(extraBytes))) {
            return cache.fastInstanceSize(extraBytes);
        }
        
        // 若是沒有緩存，會經過 alignedInstanceSize() + extraBytes 這一步來計算 size 大小
        size_t size = alignedInstanceSize() + extraBytes;
        // CF requires all objects be at least 16 bytes.
        if (size < 16) size = 16;
        return size;
    }
複製代碼

經過 instanceSize 方法咱們能夠看到，若是有緩存會返回緩存的 size 大小， 若是沒有就會經過 alignedInstanceSize() + extraBytes 這一步來計算 size 大小。開闢空間的大小與類的成員變量有關。繼承於 NSObject 的類都會有一個 isa 成員變量。若是當前類沒有其餘成員變量，返回的 size 大小就是 isa 的大小8 字節。可是由於 8 本身小於 16 字節，根據字節對齊原則，最後返回的是 16 字節。

**

@interface NSObject <NSObject> {
#pragma clang diagnostic push
#pragma clang diagnostic ignored "-Wobjc-interface-ivars"
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#pragma clang diagnostic pop
}

/// An opaque type that represents an Objective-C class.
typedef struct objc_class *Class;

/// Represents an instance of a class.
struct objc_object {
    Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};
複製代碼

經過代碼也能夠看到，isa 是 Class 類型，objc_class 是一個結構體類型。isa 是結構體指針類型，因此是 8 個字節。objc_class 繼承與最原始的類型 objc_object。

最後咱們經過打印能夠看到對象內存的首字節就 isa 及當前對象的內存狀況。

allco 方法調用流程圖

能夠看到依次走入順序

objc_alloc → callAlloc → objc_msgSend → alloc → _objc_rootAlloc → callAlloc→ _objc_rootAllocWithZone