寫(xiě)在前面：本文并非原創(chuàng)，再此使用也僅為學(xué)習(xí)記錄，以便后期復(fù)習(xí)，原文作者：Style_月月，地址：http://www.itdecent.cn/p/b72018e88a97

一、學(xué)習(xí)底層原理，我們首先要找到Apple開(kāi)源的代碼庫(kù)地址：

1、Apple 所有開(kāi)源源碼匯總地址，根據(jù)相應(yīng)的版本查找對(duì)應(yīng)的源碼，以mac 10.15為例: macOS --> 10.15 --> 選擇10.15 --> 搜索 objc
2、Apple 比較直接的源碼下載地址，直接搜索想要下載的源碼名稱(chēng)即可，例如objc：直接搜索 objc --> objc4/ --> 選擇相應(yīng)的objc的版本

二、源碼分析

內(nèi)存地址與指針地址.png

分別輸出3個(gè)對(duì)象的內(nèi)容、內(nèi)存地址、指針地址，下圖是打印結(jié)果

image.png

這就是本文需要探索的內(nèi)容，alloc做了什么？init做了什么？

三、alloc 源碼探索

alloc + init 整體源碼的探索流程如下

alloc + init探索流程.png

• 【第一步】首先根據(jù)main函數(shù)中的YXPerson類(lèi)的alloc方法進(jìn)入alloc方法的源碼實(shí)現(xiàn)（即源碼分析開(kāi)始），

//alloc源碼分析-第一步
+ (id)alloc {
    return _objc_rootAlloc(self);
}

• 【第二步】跳轉(zhuǎn)至_objc_rootAlloc的源碼實(shí)現(xiàn)

// 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*/);
}

• 【第三步】跳轉(zhuǎn)至callAlloc的源碼實(shí)現(xiàn)

static ALWAYS_INLINE id
callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false)// alloc 源碼 第三步
{
#if __OBJC2__ //有可用的編譯器優(yōu)化
    /*
     參考鏈接：http://www.itdecent.cn/p/536824702ab6
     */
    
    // checkNil 為false，!cls 也為false ，所以slowpath 為 false，假值判斷不會(huì)走到if里面，即不會(huì)返回nil
    if (slowpath(checkNil && !cls)) return nil;
    
    //判斷一個(gè)類(lèi)是否有自定義的 +allocWithZone 實(shí)現(xiàn)，沒(méi)有則走到if里面的實(shí)現(xiàn)
    if (fastpath(!cls->ISA()->hasCustomAWZ())) {
        return _objc_rootAllocWithZone(cls, nil);
    }
#endif

    // No shortcuts available. // 沒(méi)有可用的編譯器優(yōu)化
    if (allocWithZone) {
        return ((id(*)(id, SEL, struct _NSZone *))objc_msgSend)(cls, @selector(allocWithZone:), nil);
    }
    return ((id(*)(id, SEL))objc_msgSend)(cls, @selector(alloc));
}

如上所示，在calloc方法中，當(dāng)我們無(wú)法確定實(shí)現(xiàn)走到哪步時(shí)，可以通過(guò)斷點(diǎn)調(diào)試，判斷執(zhí)行走哪部分邏輯。這里是執(zhí)行到_objc_rootAllocWithZone

• 【第四步】跳轉(zhuǎn)至_objc_rootAllocWithZone的源碼實(shí)現(xiàn)

id
_objc_rootAllocWithZone(Class cls, malloc_zone_t *zone __unused)// alloc 源碼 第四步
{
    // allocWithZone under __OBJC2__ ignores the zone parameter
    //zone 參數(shù)不再使用 類(lèi)創(chuàng)建實(shí)例內(nèi)存空間
    return _class_createInstanceFromZone(cls, 0, nil,
                                         OBJECT_CONSTRUCT_CALL_BADALLOC);
}

• 【第五步】跳轉(zhuǎn)至_class_createInstanceFromZone的源碼實(shí)現(xiàn)，這部分是alloc源碼的核心操作，由下面的流程圖及源碼可知，該方法的實(shí)現(xiàn)主要分為三部分
• cls->instanceSize：計(jì)算需要開(kāi)辟的內(nèi)存空間大小
• calloc：申請(qǐng)內(nèi)存，返回地址指針
• obj->initInstanceIsa：將 類(lèi) 與isa關(guān)聯(lián)

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)// alloc 源碼 第五步
{
    ASSERT(cls->isRealized()); //檢查是否已經(jīng)實(shí)現(xiàn)

    // Read class's info bits all at once for performance
    //一次性讀取類(lèi)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;

    //計(jì)算需要開(kāi)辟的內(nèi)存大小，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 {
        //申請(qǐng)內(nèi)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) {
        //將 cls類(lèi) 與 obj指針（即isa） 關(guān)聯(lián)
        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);
}

_class_createInstanceFromZone流程.png

四、內(nèi)存字節(jié)對(duì)齊原則

Apple的分配內(nèi)存是16字節(jié)對(duì)齊，在解釋為什么需要16字節(jié)對(duì)齊之前，首先需要了解內(nèi)存字節(jié)對(duì)齊的原則，主要有以下三點(diǎn)

• 數(shù)據(jù)成員對(duì)?規(guī)則：結(jié)構(gòu)(struct)(或聯(lián)合(union))的數(shù)據(jù)成員，第?個(gè)數(shù)據(jù)成員放在offset為0的地?，以后每個(gè)數(shù)據(jù)成員存儲(chǔ)的起始位置要從該成員??或者成員的?成員??（只要該成員有?成員，?如說(shuō)是數(shù)組，結(jié)構(gòu)體等）的整數(shù)倍開(kāi)始(?如int為４字節(jié)，則要從４的整數(shù)倍地址開(kāi)始存儲(chǔ)。 比如：當(dāng)前開(kāi)始的位置m = 9 接下來(lái)的數(shù)據(jù)成員n = 4，則n從12的位置開(kāi)始。
• 結(jié)構(gòu)體作為成員：如果?個(gè)結(jié)構(gòu)?有某些結(jié)構(gòu)體成員，則結(jié)構(gòu)體成員要從其內(nèi)部最?元素??的整數(shù)倍地址開(kāi)始存儲(chǔ)，(struct a?存有struct b，b?有char，int ，double等元素，那b應(yīng)該從8的整數(shù)倍開(kāi)始存儲(chǔ))。
• 結(jié)構(gòu)體的整體對(duì)齊規(guī)則:結(jié)構(gòu)體的總??，也就是sizeof的結(jié)果，必須是其內(nèi)部最?成員的整數(shù)倍，不?的要補(bǔ)?。

為什么需要16字節(jié)對(duì)齊
需要字節(jié)對(duì)齊的原因，有以下幾點(diǎn)：

• 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，塊的大小為內(nèi)存存取力度。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，所以可以通過(guò)減少存取次數(shù)來(lái)降低cpu的開(kāi)銷(xiāo)
• 16字節(jié)對(duì)齊，是由于在一個(gè)對(duì)象中，第一個(gè)屬性isa占8字節(jié)，當(dāng)然一個(gè)對(duì)象肯定還有其他屬性，當(dāng)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，相當(dāng)于這個(gè)對(duì)象的isa和其他對(duì)象的isa緊挨著，容易造成訪問(wèn)混亂
• 16字節(jié)對(duì)齊后，可以加快CPU讀取速度，同時(shí)使訪問(wèn)更安全，不會(huì)產(chǎn)生訪問(wèn)混亂的情況
  總結(jié)
• 通過(guò)對(duì)alloc源碼的分析，可以得知alloc的主要目的就是開(kāi)辟內(nèi)存，而且開(kāi)辟的內(nèi)存需要使用16字節(jié)對(duì)齊算法，現(xiàn)在開(kāi)辟的內(nèi)存的大小基本上都是16`的整數(shù)倍
• 開(kāi)辟內(nèi)存的核心步驟有3步：計(jì)算 -- 申請(qǐng) -- 關(guān)聯(lián)

五、init 源碼探索

alloc源碼探索完了，接下來(lái)探索init源碼，通過(guò)源碼可知，inti的源碼實(shí)現(xiàn)有以下兩種
類(lèi)方法 init

+ (id)init {
    return (id)self;
}

這里的init是一個(gè)構(gòu)造方法 ，是通過(guò)工廠設(shè)計(jì)（工廠方法模式）,主要是用于給用戶(hù)提供構(gòu)造方法入口。這里能使用id強(qiáng)轉(zhuǎn)的原因，主要還是因?yàn)?code>內(nèi)存字節(jié)對(duì)齊后，可以使用類(lèi)型強(qiáng)轉(zhuǎn)為你所需的類(lèi)型
實(shí)例方法 init

• 通過(guò)以下代碼進(jìn)行探索實(shí)例方法 init

LGPerson *objc = [[LGPerson alloc] init];

• 通過(guò)main中的init跳轉(zhuǎn)至init的源碼實(shí)現(xiàn)

- (id)init {
    return _objc_rootInit(self);
}

• 跳轉(zhuǎn)至_objc_rootInit的源碼實(shí)現(xiàn)

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;
}

有上述代碼可以，返回的是傳入的self本身。

六、new源碼探索

一般在開(kāi)發(fā)中，初始化除了init，還可以使用new，兩者本質(zhì)上并沒(méi)有什么區(qū)別，以下是objc中new的源碼實(shí)現(xiàn)，通過(guò)源碼可以得知，new函數(shù)中直接調(diào)用了callAlloc函數(shù)（即alloc中分析的函數(shù)），且調(diào)用了init函數(shù)，所以可以得出new其實(shí)就等價(jià)于[alloc init]的結(jié)論。

+ (id)new {
    return [callAlloc(self, false/*checkNil*/) init];
}

但是一般開(kāi)發(fā)中并不建議使用new，主要是因?yàn)橛袝r(shí)會(huì)重寫(xiě)init方法做一些自定義的操作，例如initWithXXX，會(huì)在這個(gè)方法中調(diào)用[super init]，用new初始化可能會(huì)無(wú)法走到自定義的initWithXXX部分。

總結(jié)

• 如果子類(lèi)沒(méi)有重寫(xiě)父類(lèi)的init，new會(huì)調(diào)用父類(lèi)的init方法
• 如果子類(lèi)重寫(xiě)了父類(lèi)的init，new會(huì)調(diào)用子類(lèi)重寫(xiě)的init方法
• 如果使用alloc + 自定義的init，可以幫助我們自定義初始化操作，例如傳入一些子類(lèi)所需參數(shù)等，最終也會(huì)走到父類(lèi)的init，相比new而言，擴(kuò)展性更好，更靈活。