iOS底層 - alloc和init探索

 歡迎閱讀iOS底層系列（建議按順序）
iOS底層 - alloc和init探索
iOS底層 - 一應俱全的isa
iOS底層 - 類的本質分析
iOS底層 - cache_t流程分析
iOS底層 - 方法的本質和查找流程分析

       衆所周知，alloc和init是咱們最熟悉的最簡單的api，那你是否徹底瞭解它呢，仍是它是你最熟悉的陌生人。咱們就從源碼入手， 看看alloc和init究竟分別作了什麼？

想要明白一段代碼究竟作了什麼，最直接就是看底層源碼解決，可是直接點擊alloc會發現來到這裏，看不到底層代碼，有四種方法解決

1.下斷點：control + in 到objc_alloc

2.直接下alloc符號斷點 到libobjc.A.dylib`+[NSObject alloc]:

3.看彙編：debug->Always Show Disassemby 到libobjc.A.dylib`objc_alloc:

4.直接在源碼裏面跑，最方便可是須要配置，opensource.apple.com/tarballs/ob… 開源了objc源碼，alloc源碼就在裏面

1.開始調試

由於x0-x7 函數參數，x0存返回對象，因此用register read x0讀取下x0

alloc執行前

alloc執行後

alloc 執行後，x0存了對象的指針，說明alloc的確具有開闢內存空間的能力，可是具體怎麼開闢的，又是分配多大到內存空間呢，一步步點擊後，來到instanceSize這個方法

2.內存對齊

先看個簡單的題目，如圖

內存對齊

上述代碼打印出來的結果爲：24,16。

爲何結構體內是相同的結構，系統卻分配了不一樣大小的內存呢，這就是系統根據"內存對齊"規則來分配內存的結果。

簡單裏說，這裏StructOne的a在分配的時候，由於沒法和後面8字節的b分配在一個地址上，因此須要單獨分配8字節給a存儲，c和d的長度能夠同時存在一個地址上，因此StructOne的大小就是 8 + 8 + 8 = 24；StructTwo的b由於8字節能夠獨享一個地址，a,d,c三者的長度能夠同時存在一個地址上，因此StructTwo的大小就是8 + 8 = 16。固然內存對齊的規則不止這麼簡單，具體規則以下：

1:數據成員對⻬規則:結構(struct)(或聯合(union))的數據成員，第一個數據成員放offset爲0的地方，之後每一個數據成員存儲的起始位置要從該成員大小或者成員的子成員大小(只要該成員有子成員，好比說是數組，結構體等)的整數倍開始(好比int爲4字節,則要從4的整數倍地址開始存儲。

2:結構體做爲成員:若是一個結構裏有某些結構體成員,則結構體成員要從其內部最大元素大小的整數倍地址開始存儲.(struct a裏存有struct b,b裏有char,int ,double等元素,那b應該從8的整數倍開始存儲.)

3:收尾工做:結構體的總大小,也就是sizeof的結果,.必須是其內部最大成員的整數倍.不足的要補⻬。

好了，瞭解了內存對齊，來看下系統的作法。

對象申請的內存大小

8字節對齊

看到instanceSize 這個方法，這就是分配內存空間大小的方法，點擊進去，會看到這裏作了一次內存對齊的操做，具體算法以下：(x + 7) & ~7，由於對象開闢空間時候，會自帶8字節的isa指針，因此這裏的x最小爲8。

(x + 7) & ~7，即爲 15 & ~7。

0000 1111 //15

1111 1000 //~7

&運算後，即爲8的倍數，所對象申請的內存大小爲8的倍數，且最小爲16，由於

if(size <16) size =16;複製代碼

說明：8字節對齊，cpu讀取數據時不斷變化讀取的長度是影響速度的，因此爲了加快cpu的讀取，能夠定個固定的值，用空間換時間，由於8字節的數據類型較多，因此以8字節對其進行計算

那麼系統開闢的內存大小就是等於對象申請的內存大小嘛，其實不必定的，dyld在register_notification映射文件加載時，是加載類的結構，類的結構包含整個data數據段，data裏面有個ro，ro裏面存着ivar_list,protocol_list等等，拿到類信息，進行字節對齊，那麼仍是8字節對齊嘛

系統開闢的內存大小

宏定義的值

假設，這裏對象包含5個8字節的屬性，那這裏傳進來的sise就是40，那上面的算法

k = (size + NANO_REGIME_QUANTA_SIZE - 1) >> SHIFT_NANO_QUANTUM;
slot_bytes = k << SHIFT_NANO_QUANTUM;複製代碼

即爲 slot_bytes = (40 + 16 - 1) >> 4 <<4,這裏採用先右移4位，在左移4位的算法來進行16字節對齊，所以當對象申請的內存大小爲40時，系統開闢的內存大小倒是以16字節對齊，須要補齊爲48。

總結：對象申請的內存大小 和 系統開闢的內存大小是不必定相同的

8字節對齊 -- 對象裏面的屬性 16字節對齊 -- 對象自己

這樣設計的緣由是，若是隻是給這個對象剛恰好的大小，可能存在某一刻溢出的狀況，須要留點閾值

3.初始化isa

內存分配完以後，來到

obj->initInstanceIsa(cls, dtor);複製代碼

 它作的事就是把對象和類經過isa的方式進行綁定，isa中包含大量的類信息，這就至關於給開闢的這片空間指定一個擁有者。

4.init底層

alloc大概就是作了這些，那init呢，來看看init的底層。

init底層源碼

init的底層源碼就是如此簡單，它直接返回了這個對象，什麼也沒有作。理論上，init是無用的代碼能夠不寫，可是日常出於開發習慣和規範仍是要體現的，而且init是算一種工廠設計，是交給子類取自定義重寫用的。

總結：
alloc:alloc經過內存對齊的方式在內存中開闢申請了空間，伴隨着初始化了isa。至關於建了一所固定大小的房子，而且指明瞭房子的全部者。init：init直接返回了對象自己，沒有任何額外的操做。正是由於它什麼也不作，因此對開發者更友好，能夠任意重寫，提供給開發者一個初始化的接口。至關於讓開發者盡情的在房子裏面作精裝修。