OC內存管理--對象的生成與銷燬
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在iOS開發中了，咱們天天都會使用+ alloc和- init這兩個方進行對象的初始化。咱們也這知道整個對象的初始化過程其實就是開闢一塊內存空間，而且初始化isa_t結構體的過程。ide
alloc的實現
+ (id)alloc {
return _objc_rootAlloc(self);
}
id _objc_rootAlloc(Class cls) {
return callAlloc(cls, false/*checkNil*/, true/*allocWithZone*/);
}
複製代碼
整個過程其實就是NSObject對callAlloc方法的實現。函數
callAlloc
/*
cls:CustomClass
checkNil:是否檢查Cls
allocWithZone：是否分配到指定空間，默認爲false，內部會對其進行優化
*/
static ALWAYS_INLINE id
callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false) {
//沒有class或則checkNil爲YES，返回空
if (slowpath(checkNil && !cls)) return nil;
//確保只有Objective-C 2.0語言的文件所引用
#if __OBJC2__
//判斷class有沒有默認的allocWithZone方法
if (fastpath(!cls->ISA()->hasCustomAWZ())) {
// class能夠快速分配
if (fastpath(cls->canAllocFast())) {
//hasCxxDtor();是C++析構函數，判斷是否有析構函數
bool dtor = cls->hasCxxDtor();
//申請class的內存空間
id obj = (id)calloc(1, cls->bits.fastInstanceSize());
if (slowpath(!obj)) return callBadAllocHandler(cls);
//初始化isa指針
obj->initInstanceIsa(cls, dtor);
return obj;
}
else {
//使用class_createInstance建立class
id obj = class_createInstance(cls, 0);
if (slowpath(!obj)) return callBadAllocHandler(cls);
return obj;
}
}
#endif
//說明有默認的allocWithZone的方法，調用allocWithZone方法
if (allocWithZone) return [cls allocWithZone:nil];
return [cls alloc];
}
複製代碼
在__OBJC2__下當前類有沒有默認的allocWithZone方法是經過hasCustomAWZ()函數判斷的。YES表明有則會調用[cls allocWithZone:nil]方法。NO表明沒有，這時候會根據當前類是否能夠快速分配，NO的話調用class_createInstance函數；YES則分配內存並初始化isa。源碼分析
allocWithZone
+ (id)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone {
return _objc_rootAllocWithZone(self, (malloc_zone_t *)zone);
}
id _objc_rootAllocWithZone(Class cls, malloc_zone_t *zone) {
id obj;
#if __OBJC2__
// allocWithZone under __OBJC2__ ignores the zone parameter
(void)zone;
obj = class_createInstance(cls, 0);
#else
if (!zone) {
obj = class_createInstance(cls, 0);
}
else {
obj = class_createInstanceFromZone(cls, 0, zone);
}
#endif
if (slowpath(!obj)) obj = callBadAllocHandler(cls);
return obj;
}
複製代碼
allocWithZone函數的本質是調用_objc_rootAllocWithZone函數。優化
_objc_rootAllocWithZone的邏輯分爲兩種狀況：ui
- 先判斷是不是
__OBJC2__，若是是則調用class_createInstance； - 判斷
zone是否爲空，若是爲空調用class_createInstance，若是不爲空，調用class_createInstanceFromZone。
//class_createInstance
id class_createInstance(Class cls, size_t extraBytes) {
return _class_createInstanceFromZone(cls, extraBytes, nil);
}
//class_createInstanceFromZone
id class_createInstanceFromZone(Class cls, size_t extraBytes, void *zone) {
return _class_createInstanceFromZone(cls, extraBytes, zone);
}
複製代碼
class_createInstance和class_createInstanceFromZone的本質都是調用_class_createInstanceFromZone。this
另外經過前面的源代碼咱們能夠發現：用alloc方式建立，只要當前類有allocWithZone方法，最終必定是調用class_createInstance。atom
_class_createInstanceFromZone
static __attribute__((always_inline))
id
_class_createInstanceFromZone(Class cls, size_t extraBytes, void *zone,
bool cxxConstruct = true,
size_t *outAllocatedSize = nil) {
if (!cls) return nil;
assert(cls->isRealized());
bool hasCxxCtor = cls->hasCxxCtor();//構造函數
bool hasCxxDtor = cls->hasCxxDtor();//析構函數
bool fast = cls->canAllocNonpointer(); //是對isa的類型的區分，若是一個類不能使用isa_t類型的isa的話，fast就爲false，可是在Objective-C 2.0中，大部分類都是支持的
//在分配內存以前，須要知道對象在內存中的大小，也就是instanceSize的做用。對象必須大於等於16字節。
size_t size = cls->instanceSize(extraBytes);
if (outAllocatedSize) *outAllocatedSize = size;
id obj;
if (!zone && fast) {
//分配內存空間
obj = (id)calloc(1, size);
if (!obj) return nil;
//初始化isa指針
obj->initInstanceIsa(cls, hasCxxDtor);
} else {
//此時的fast 爲 false
//在C語言中，malloc表示在內存的動態存儲區中分配一塊長度爲「size」字節的連續區域，返回該區域的首地址；calloc表示在內存的動態存儲區中分配n塊長度爲「size」字節的連續區域，返回首地址。
if (zone) {
obj = (id)malloc_zone_calloc ((malloc_zone_t *)zone, 1, size);
} else {
obj = (id)calloc(1, size);
}
if (!obj) return nil;
//初始化isa指針
obj->initIsa(cls);
}
if (cxxConstruct && hasCxxCtor) {
obj = _objc_constructOrFree(obj, cls);
}
return obj;
}
複製代碼
初始化isa
_class_createInstanceFromZone中不光開闢了內存空間，還初始化了isa。初始化isa的方法有initInstanceIsa和initIsa，可是本質都是調用initIsa(Class cls, bool nonpointer, bool hasCxxDtor)。spa
inline void objc_object::initIsa(Class cls, bool nonpointer, bool hasCxxDtor)
{
assert(!isTaggedPointer());
if (!nonpointer) {
isa.cls = cls; //obj->initIsa(cls)
} else {
//obj->initInstanceIsa(cls, hasCxxDtor);
assert(!DisableNonpointerIsa);
assert(!cls->instancesRequireRawIsa());
isa_t newisa(0);
#if SUPPORT_INDEXED_ISA
assert(cls->classArrayIndex() > 0);
newisa.bits = ISA_INDEX_MAGIC_VALUE;
// isa.magic is part of ISA_MAGIC_VALUE
// isa.nonpointer is part of ISA_MAGIC_VALUE
newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
newisa.indexcls = (uintptr_t)cls->classArrayIndex();
#else
newisa.bits = ISA_MAGIC_VALUE;
// isa.magic is part of ISA_MAGIC_VALUE
// isa.nonpointer is part of ISA_MAGIC_VALUE
newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
newisa.shiftcls = (uintptr_t)cls >> 3;
#endif
// This write must be performed in a single store in some cases
// (for example when realizing a class because other threads
// may simultaneously try to use the class).
// fixme use atomics here to guarantee single-store and to
// guarantee memory order w.r.t. the class index table
// ...but not too atomic because we don't want to hurt instantiation isa = newisa; } } 複製代碼
根據《OC引用計數器的原理》，如今再看一下初始化isa的方法。這個方法的意思是首先判斷是否開啓指針優化。指針
沒有開啓指針優化的話訪問 objc_object的isa會直接返回isa_t結構中的cls變量，cls變量會指向對象所屬的類的結構。
開啓指針優化的話經過newisa(0)函數初始化一個isa，並根據SUPPORT_INDEXED_ISA分別設置對應的值。iOS設備的話這個值是0，因此執行else的代碼。
到這裏alloc的實現過程已經結束了，根據上面的源碼分析，用一張圖表示上述過程：
這裏可能會有個疑問，既然alloc將分配內存空間和初始化isa的事情都作了，那麼init的做用是什麼呢？
init
- (id)init {
return _objc_rootInit(self);
}
id _objc_rootInit(id obj) {
return obj;
}
複製代碼
init的做用就是返回當前對象。這裏有個問題既然init只是返回當前對象，爲何要畫蛇添足呢？
Apple給出的註釋：
In practice, it will be hard to rely on this function. Many classes do not properly chain -init calls.
意思是在實踐中，很難依靠這個功能。許多類沒有正確連接init調用。因此這個函數極可能不被調用。也許是歷史遺留問題吧。
new
+ (id)new {
return [callAlloc(self, false/*checkNil*/) init];
}
複製代碼
因此說UIView *view = [UIView new];和UIView *view = [[UIView alloc]init];是同樣的。
dealloc
分析了對象的生成，咱們如今看一下對象是如何被銷燬的。dealloc的實現以下：
- (void)dealloc {
_objc_rootDealloc(self);
}
void _objc_rootDealloc(id obj) {
assert(obj);
obj->rootDealloc();
}
inline void
objc_object::rootDealloc() {
if (isTaggedPointer()) return; // fixme necessary?
if (fastpath(isa.nonpointer &&
!isa.weakly_referenced &&
!isa.has_assoc &&
!isa.has_cxx_dtor &&
!isa.has_sidetable_rc))
{
assert(!sidetable_present());
free(this);
}
else {
object_dispose((id)this);
}
}
複製代碼
rootDealloc分爲三種狀況：
- 若是是TaggedPointer，直接return；
- 進行一些關於isa的條件判斷，若是知足就釋放分配的內存控件；
- 調用
object_dispose函數，這是最重要的；
objc_destructInstance
咱們先看object_dispose函數的源碼：
id object_dispose(id obj) {
if (!obj) return nil;
objc_destructInstance(obj);
free(obj);
return nil;
}
複製代碼
作了兩件事情：
- 調用
objc_destructInstance函數 - 釋放分配的內存空間
objc_destructInstance的實現以下：
/***********************************************************************
* objc_destructInstance
* Destroys an instance without freeing memory.
* Calls C++ destructors.
* Calls ARC ivar cleanup.
* Removes associative references.
* Returns `obj`. Does nothing if `obj` is nil.
**********************************************************************/
void *objc_destructInstance(id obj)
{
if (obj) {
// Read all of the flags at once for performance.
bool cxx = obj->hasCxxDtor();//是否有析構函數
bool assoc = obj->hasAssociatedObjects();//是否有關聯對象
// This order is important.
if (cxx) object_cxxDestruct(obj);//調用析構函數
if (assoc) _object_remove_assocations(obj);//刪除關聯對象
obj->clearDeallocating();//清空引用計數表並清除弱引用表
}
return obj;
}
複製代碼
objc_destructInstance作了三件事情：
- 執行
object_cxxDestruct調用析構函數 - 執行
_object_remove_assocations刪除關聯對象 - 執行
clearDeallocating清空引用計數表並清除弱引用表，將全部weak引用指nil（這也解釋了爲何使用weak能自動置空）
object_cxxDestruct
在源碼中object_cxxDestruct的實現由object_cxxDestructFromClass完成。
static void object_cxxDestructFromClass(id obj, Class cls)
{
void (*dtor)(id);
// Call cls's dtor first, then superclasses's dtors.
for ( ; cls; cls = cls->superclass) {
if (!cls->hasCxxDtor()) return;
dtor = (void(*)(id))
lookupMethodInClassAndLoadCache(cls, SEL_cxx_destruct);
if (dtor != (void(*)(id))_objc_msgForward_impcache) {
if (PrintCxxCtors) {
_objc_inform("CXX: calling C++ destructors for class %s",
cls->nameForLogging());
}
(*dtor)(obj);
}
}
}
複製代碼
這段代碼的意思就是沿着繼承鏈逐層向上搜尋SEL_cxx_destruct這個selector，找到函數實現(void (*)(id)(函數指針)並執行。說白了就是找析構函數，並執行析構函數。
析構函數中書如何處理成員變量的？
- 對於strong來講執行
objc_storeStrong(&ivar, nil)release舊對象，ivar賦新值nil； - 對於weak來講執行
objc_destroyWeak(&ivar)消除對象weak表中的ivar地址。
關於這個函數Sunnyxx ARC下dealloc過程及.cxx_destruct的探究中也有提到。
用一張圖表示dealloc的流程：
至於dealloc的調用時機，是跟引用計數器相關的。
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