Person * p1 = [Person alloc];
Person * p2 = [p1 init];
Person * p3 = [p1 init];
NSLog(@"對(duì)象%@ - 指針指向的地址%p - 指針地址%p",p1,p1,&p1);
NSLog(@"對(duì)象%@ - 指針指向的地址%p - 指針地址%p",p2,p2,&p2);
NSLog(@"對(duì)象%@ - 指針指向的地址%p - 指針地址%p",p3,p3,&p3);
打印結(jié)果
2021-03-24 13:41:24.665807+0800 111[606:63324] 對(duì)象<Person: 0x28291c080> - 指針指向的地址0x28291c080 - 指針地址0x16f91d178
2021-03-24 13:41:24.666031+0800 111[606:63324] 對(duì)象<Person: 0x28291c080> - 指針指向的地址0x28291c080 - 指針地址0x16f91d170
2021-03-24 13:41:24.666153+0800 111[606:63324] 對(duì)象<Person: 0x28291c080> - 指針指向的地址0x28291c080 - 指針地址0x16f91d168
三個(gè)對(duì)象的內(nèi)存地址都指向了同一個(gè) 0x28291c080，但使用了3個(gè)內(nèi)存指針指向了這個(gè)相同的內(nèi)存地址。
（猜 因?yàn)槿齻€(gè)對(duì)象 有三個(gè)isa指針？）
先下載oc的源碼，在該庫(kù)的readme中，作者也探索了alloc的流程，也做了對(duì)應(yīng)的分析和標(biāo)注。
在源碼中 master / objc_debug-master / objc-781 / objc.xcodeproj項(xiàng)目，雙擊運(yùn)行
打開(kāi)項(xiàng)目后，在Public Headers可以看到NSObject.h系統(tǒng)類(lèi)NSObject的頭文件的所有屬性，對(duì)象方法，類(lèi)方法。
找到alloc方法后，先選中alloc，然后按住Command鍵，再右鍵即可跳轉(zhuǎn)（跟蹤）到NSObject.mm文件，文件在/Source中可以找到。
alloc方法
+ (id)alloc {
return _objc_rootAlloc(self);
}
可以看到方法中調(diào)用了_objc_rootAlloc函數(shù)，并傳入了self自己本身
再跟到_objc_rootAlloc函數(shù)可以看到
_objc_rootAlloc
// 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*/);
}
注釋中寫(xiě)到基本點(diǎn)的類(lèi)實(shí)現(xiàn)通過(guò) 類(lèi)方法（+）調(diào)用 alloc，并且cls(類(lèi))不能為nil
在代碼里又調(diào)用了 callAlloc方法
參數(shù)分別為：
1.cls 類(lèi)
2.是否檢查為nil，默認(rèn)為false
3.是否allocWithZone 傳入的是true
再跟進(jìn)到callAlloc函數(shù)里
callAlloc
// Call [cls alloc] or [cls allocWithZone:nil], with appropriate
// shortcutting optimizations.
static ALWAYS_INLINE id
callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false)
{
#if __OBJC2__
if (slowpath(checkNil && !cls)) return nil;
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));
}
注釋中寫(xiě)到通過(guò)[類(lèi) alloc] 或者[類(lèi) allocWithZone:nil]方法來(lái)調(diào)用得到,接著是簡(jiǎn)化優(yōu)化
OBJC2 是判斷oc 2.0可用
其中用到了兩個(gè)宏,宏寫(xiě)在了項(xiàng)目的/Project Headers/objc-os.h中 line.151、152
#define fastpath(x) (__builtin_expect(bool(x), 1))
#define slowpath(x) (__builtin_expect(bool(x), 0))
具體的解釋可以參考這篇__builtin_expect 說(shuō)明
__builtin_expect(bool(x), 1)的意思是x的值為真的可能性最大，編譯器會(huì)更大的可能編譯 if(__builtin_expect(bool(x), 1))里的代碼。
相反__builtin_expect(bool(x), 0)的意思是x的值為假的可能性最大，編譯器會(huì)最大的可能性不走判斷該方法的代碼，會(huì)走else里方法。
所以
//最大可能性為真 編譯器最大可能走這個(gè)判斷
#define fastpath(x) (__builtin_expect(bool(x), 1))
//最大可能性為假，編譯器最大的可能不走這個(gè)判斷，會(huì)走else
#define slowpath(x) (__builtin_expect(bool(x), 0))
借用__builtin_expect 說(shuō)明的舉例
int x, y;
if(slowpath(x > 0))
y = 1;
else
y = -1;
代碼里，編譯器會(huì)優(yōu)先執(zhí)行y = -1，因?yàn)榕袛嗬锏淖畲罂赡苄詾榧?，直接?strong>else。
通過(guò)這種方式，編譯器在編譯過(guò)程中，會(huì)將可能性更大的代碼緊跟著執(zhí)行代碼，從而減少指令跳轉(zhuǎn)帶來(lái)的性能上的下降。
回頭看代碼
在fastpath中 cls->ISA()->hasCustomAWZ())判斷一個(gè)類(lèi)是否有自定義的+allocWithZone實(shí)現(xiàn)，AWZ就是AllocWithZone的縮寫(xiě)。所以fastpath(!cls->ISA()->hasCustomAWZ())表示的是這個(gè)類(lèi)沒(méi)有自定義的+allocWithZone時(shí)，走if里的代碼。
代碼中又接著調(diào)用了 _objc_rootAllocWithZone，傳入cls(類(lèi))，和一個(gè)nil （接收參數(shù)為 malloc_zone_t zone __unused）
等等！~
_objc_rootAllocWithZone是不是有點(diǎn)眼熟？
在alloc下方，allocWithZone方法中直接調(diào)用了_objc_rootAllocWithZone，這個(gè)等重學(xué)allocWithZone的時(shí)候再細(xì)究
再跟到_objc_rootAllocWithZone
_objc_rootAllocWithZone
id
_objc_rootAllocWithZone(Class cls, malloc_zone_t *zone __unused)
{
// allocWithZone under __OBJC2__ ignores the zone parameter
//allocWithZone 在 oc 2.0之后忽略zone的參數(shù)
return _class_createInstanceFromZone(cls, 0, nil,
OBJECT_CONSTRUCT_CALL_BADALLOC);
}
_class_createInstanceFromZone
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
bool hasCxxCtor = cxxConstruct && cls->hasCxxCtor();
bool hasCxxDtor = cls->hasCxxDtor();
bool fast = cls->canAllocNonpointer();
size_t size;
// 1:需要開(kāi)辟的內(nèi)存大小，可以看到外部傳入的extraBytes為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 {
// 2;向系統(tǒng)申請(qǐng)內(nèi)存，返回地址指針
obj = (id)calloc(1, size);
}
if (slowpath(!obj)) {
if (construct_flags & OBJECT_CONSTRUCT_CALL_BADALLOC) {
return _objc_callBadAllocHandler(cls);
}
return nil;
}
// 3: 關(guān)聯(lián)到相應(yīng)的類(lèi)
if (!zone && fast) {
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);
}
這個(gè)方法主要的三個(gè)步驟
1.計(jì)算出需要開(kāi)辟的內(nèi)存空間大小
2.根據(jù)需要開(kāi)辟的內(nèi)存大小向系統(tǒng)申請(qǐng)內(nèi)存，返回地址指針
3.創(chuàng)建類(lèi)的isa 與 地址指針綁定
1.計(jì)算內(nèi)存大小
instanceSize
計(jì)算需要開(kāi)辟的內(nèi)存空間大小是通過(guò) size = cls->instanceSize(extraBytes);內(nèi)部實(shí)現(xiàn)如下
size_t instanceSize(size_t extraBytes) const {
if (fastpath(cache.hasFastInstanceSize(extraBytes))) {
return cache.fastInstanceSize(extraBytes);
}
size_t size = alignedInstanceSize() + extraBytes;
// CF requires all objects be at least 16 bytes.
if (size < 16) size = 16;
return size;
}
在最后的時(shí)候，判斷了 size是否小于16，如果是則 size = 16的操作。
在判斷代碼里cache.hasFastInstanceSize(extraBytes)是判斷cache里是否有實(shí)例的內(nèi)存大小，傳入的是extraBytes 值是0。前面是fastpath最大可能性為真（前面說(shuō)過(guò)）。
接著通過(guò)cache.fastInstanceSize(extraBytes)來(lái)計(jì)算最終的實(shí)例大小。
fastInstanceSize
size_t fastInstanceSize(size_t extra) const
{
ASSERT(hasFastInstanceSize(extra));
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
return align16(size + extra - FAST_CACHE_ALLOC_DELTA16);
}
}
代碼中_flags & FAST_CACHE_ALLOC_MASK16可以通過(guò)位與運(yùn)算快速提取舍入到下一個(gè)16字節(jié)邊界的實(shí)例大小 得到計(jì)算后的size
接著將size 加上開(kāi)辟的內(nèi)存大小extra 減去 FAST_CACHE_ALLOC_DELTA16（值為0x0008）。理解為實(shí)例大小加上內(nèi)存大小，在進(jìn)行8位的偏移。
在代碼的最后，返回了align16方法的返回值，字面意思就是16對(duì)齊
align16
static inline size_t align16(size_t x) {
return (x + size_t(15)) & ~size_t(15);
}
代碼中可以看到 (x + size_t(15)) & ~size_t(15)，說(shuō)實(shí)話我一開(kāi)始是沒(méi)懂！也是翻了教程來(lái)學(xué)，好多種解釋。
引用了一個(gè)博主的解釋
其中X為計(jì)算出的實(shí)例大小 比如為8，size_t(15)為什么是15？寫(xiě)死？
x +15 = 23,
二進(jìn)制為 0000 0000 0001 0111
15
二進(jìn)制為0000 0000 0000 1111
接著將15的二進(jìn)制取反 （~）取反操作
15取反
二進(jìn)制為1111 1111 1111 0000
之后將23的二進(jìn)制與 取反后的二進(jìn)制進(jìn)行 與 運(yùn)算 相同為1 不同為0
與后二進(jìn)制為 0000 0000 0001 0000 值為16，非常巧妙的計(jì)算！
16對(duì)齊的目的
- 提高性能，加快存取速度 通常內(nèi)存是由一個(gè)個(gè)字節(jié)組成的，cpu在存取數(shù)據(jù)時(shí)，并不是以字節(jié)為單位存儲(chǔ)，而是以塊為單位存取。頻繁存取字節(jié)未對(duì)齊的數(shù)據(jù)，會(huì)極大降低cpu的性能。固定16字節(jié)的存取長(zhǎng)度，可以更快存取數(shù)據(jù)。
- 更安全 蘋(píng)果如今采用16字節(jié)對(duì)齊，由于在一個(gè)對(duì)象中，isa占8字節(jié)，而對(duì)象每個(gè)屬性也占8字節(jié)，當(dāng)對(duì)象無(wú)屬性時(shí)，會(huì)預(yù)留8字節(jié)，即16字節(jié)對(duì)齊，如果不預(yù)留，CPU存取時(shí)以16字節(jié)長(zhǎng)度會(huì)導(dǎo)致訪問(wèn)到相鄰的其他對(duì)象，造成訪問(wèn)混亂。
回過(guò)頭來(lái)看 size = cls->instanceSize(extraBytes)，此時(shí)size的內(nèi)存大小就為16，哪怕Int類(lèi)型為4個(gè)字節(jié)，那也會(huì)開(kāi)辟出16大小的內(nèi)存(8個(gè)字節(jié))。如果一個(gè)類(lèi)里只有兩個(gè)int類(lèi)型的屬性，那么這兩個(gè)int類(lèi)型的屬性會(huì)共用一個(gè)16大小的內(nèi)存
isa
isa本身的結(jié)構(gòu)體內(nèi)部只有一個(gè)指針，且isa指針占用內(nèi)存8個(gè)字節(jié)。
@interface NSObject <NSObject> {
#pragma clang diagnostic push
#pragma clang diagnostic ignored "-Wobjc-interface-ivars"
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#pragma clang diagnostic pop
}
可以用runtime的class_getInstanceSize來(lái)獲取實(shí)例大小
可以看到Person的類(lèi)isa大小只有8 但是系統(tǒng)給開(kāi)辟的空間卻有16
現(xiàn)在給Person加三個(gè)字段，一個(gè)Int,一個(gè)NSString,一個(gè)Int。順序很重要！
#import <Foundation/Foundation.h>
NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN
@interface Person : NSObject
@property(nonatomic,assign) NSInteger age;
@property(nonatomic,strong) NSString * name;
@property(nonatomic,assign) NSInteger height;
@end
圖中可看出，蘋(píng)果的確是做了16字節(jié)對(duì)齊的操作，Int本該4個(gè)字節(jié)卻開(kāi)辟了8個(gè)字節(jié)的空間。
申請(qǐng)內(nèi)存，返回地址指針
由于在調(diào)用_class_createInstanceFromZone時(shí)，第三個(gè)參數(shù)傳入的是nil，接收的是zone，而iOS8 以后廢棄了用zone來(lái)開(kāi)辟內(nèi)存的方式，所以直接調(diào)用了 obj = (id)calloc(1, size)方法來(lái)申請(qǐng)內(nèi)存。
NEVER_INLINE
id
_objc_rootAllocWithZone(Class cls, malloc_zone_t *zone __unused)
{
// allocWithZone under __OBJC2__ ignores the zone parameter
return _class_createInstanceFromZone(cls, 0, nil,
OBJECT_CONSTRUCT_CALL_BADALLOC);
}
_class_createInstanceFromZone(Class cls, size_t extraBytes, void *zone,
int construct_flags = OBJECT_CONSTRUCT_NONE,
bool cxxConstruct = true,
size_t *outAllocatedSize = nil)
{
。。。。。。。。
。。。。。。。。
size = cls->instanceSize(extraBytes);
if (outAllocatedSize) *outAllocatedSize = size;
id obj;
if (zone) {
obj = (id)malloc_zone_calloc((malloc_zone_t *)zone, 1, size);
} else {
obj = (id)calloc(1, size);
}
此時(shí)打印obj ,po obj出來(lái)的只有 ）0x開(kāi)頭的地址，并不是<Person 0xxxxxxxxx>這類(lèi)的信息，因?yàn)檫€沒(méi)有將類(lèi)與該類(lèi)的內(nèi)存地址進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
calloc只是將拿到的內(nèi)存大小size去申請(qǐng)內(nèi)存空間。
關(guān)聯(lián)相應(yīng)的類(lèi)
if (!zone && fast) {
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);
}
//initInstanceIsa的實(shí)現(xiàn)
inline void
objc_object::initInstanceIsa(Class cls, bool hasCxxDtor)
{
ASSERT(!cls->instancesRequireRawIsa());
ASSERT(hasCxxDtor == cls->hasCxxDtor());
initIsa(cls, true, hasCxxDtor);
}
代碼中將類(lèi) 和 hasCxxDtor傳入initInstanceIsa方法，在initInstanceIsa方法中調(diào)用了initIsa方法也傳入了cls類(lèi).
這些操作后就將類(lèi) 與 類(lèi)的內(nèi)存地址*相關(guān)聯(lián)起來(lái)了。
(lldb) po p1
<Person: 0x60000048b740>
此時(shí)類(lèi)的alloc結(jié)束！
總結(jié)alloc的作用1.計(jì)算類(lèi)大小，進(jìn)行16字節(jié)對(duì)齊。2.拿到類(lèi)大小去申請(qǐng)開(kāi)辟內(nèi)存。3.將類(lèi)與內(nèi)存進(jìn)行關(guān)聯(lián)
引用 K哥的賊船圖alloc流程圖
init
+ (id)init {
return (id)self;
}
- (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;
}
- 代碼里有兩個(gè)init方法，一個(gè)是類(lèi)方法，一個(gè)是對(duì)象方法，都是反悔了對(duì)象本身。
- 類(lèi)方法返回的是一個(gè)id任意類(lèi)型的self，是為了給開(kāi)發(fā)者自定義構(gòu)造方法的入口，如重寫(xiě)類(lèi)方法來(lái)設(shè)計(jì)工廠模式
FruitFactory.h
#import <Foundation/Foundation.h>
#import "FruitProtocol.h"
NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN
typedef NS_ENUM(NSInteger,FruitType){
FruitTypeApple,
FruitTypeOrange,
};
@interface FruitFactory : NSObject
+(id<FruitProtocol>)initWithType:(FruitType)type;
@end
NS_ASSUME_NONNULL_END
FruitFactory.m
#import "FruitFactory.h"
#import "AppleFruit.h"
#import "OrangeFruit.h"
@implementation FruitFactory
+(id<FruitProtocol>)initWithType:(FruitType)type{
id<FruitProtocol> factory = nil;
switch (type) {
case FruitTypeApple:
factory = [[AppleFruit alloc] init];
break;
case FruitTypeOrange:
factory = [[OrangeFruit alloc] init];
break;
default:
break;
}
return factory;
}
@end
調(diào)用工廠方法時(shí)就是init開(kāi)頭，但返回的可能是不同的類(lèi)。所以要拿id來(lái)接收
#import "ViewController.h"
#import "FruitFactory.h"
@interface ViewController ()
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
id<FruitProtocol> factory1 = [FruitFactory initWithType:FruitTypeApple];
factory1.name = @"蘋(píng)果";
[factory1 createProduct];
id<FruitProtocol> factory2 = [FruitFactory initWithType:FruitTypeOrange];
factory2.name = @"橘子";
[factory2 createProduct];
}
@end
new
嘗嘗用new的機(jī)會(huì)并不多，但new的源碼與alloc + init的本質(zhì)無(wú)區(qū)別。
+ (id)new {
return [callAlloc(self, false/*checkNil*/) init];
}
new操作無(wú)法對(duì)工廠設(shè)計(jì)重載init方法時(shí)做的業(yè)務(wù)操作進(jìn)行執(zhí)行。如果不需要重載自己寫(xiě)的方法時(shí)，則不需要考慮。
如:
self.tableView.tableFooterView = [UIView new];
