OC對象的創(chuàng)建

我們經(jīng)常使用alloc，init，new 來創(chuàng)建對象，它們有什么區(qū)別呢

直接上代碼

LGPerson *p1 = [LGPerson alloc];
LGPerson *p2 = [p1 init];
LGPerson *p3 = [p1 init];
        
NSLog(@"p1---%@ - %p - %p", p1, p1, &p1);
NSLog(@"p2---%@ - %p - %p", p2, p2, &p2);
NSLog(@"p3---%@ - %p - %p", p3, p3, &p3);

打印結(jié)果如下：

打印結(jié)果

首先解釋一下

• %@打印的是對象
• %p打印的指針地址
• %p - &p打印的是指向?qū)ο髢?nèi)存的指針地址
  由此可見
• 第一列: p1，p2，p3相等，對象都是0x100b27a40
• 第二列:p1，p2，p3相等，對象的指針地址都是0x100b27a40，指向同一內(nèi)存空間，說明了我們創(chuàng)建對象其實只用alloc就可以了，不用再init。
• 第三列: &p1, &p2, &p3 不相等, 打印的是指針地址, obj1、obj2、 obj3三個不同指針, 地址不同

alloc探索

為什么創(chuàng)建對象只用alloc，不用再init，就可以創(chuàng)建一個對象？那我們就基于objc4-838(macOS 12.3 Xcode 13.2)進行探索一下，看系統(tǒng)具體是怎樣實現(xiàn)一個對象的創(chuàng)建的。

下載objc4-838之后打開工程，選擇SXObjcDebug工程

選擇工程

打開main文件，點擊[LGPerson alloc]方法

點擊alloc方法

進入[NSObject alloc]方法

[NSObject alloc]函數(shù)

_objc_rootAlloc函數(shù)

callAlloc函數(shù)

_objc_rootAllocWithZone函數(shù)

_class_createInstanceFromZone函數(shù)

好了，我們開始運行項目，需要注意的是運行項目之前需要把打得斷點取消掉，因為main函數(shù)之前系統(tǒng)也會創(chuàng)建很多的對象，我們只需要研究[LGPerson alloc]這個函數(shù)的具體實現(xiàn)就可以了。
首先定位到[LGPerson alloc]這行代碼，恢復(fù)剛打得斷點。

定位[LGPerson alloc]

具體的調(diào)用流程依次是這樣的

alloc調(diào)用流程

WeChate5b8d7e9f91d943474bbb61480375816.png

搜索源碼直接打上個斷點，再運行，發(fā)現(xiàn)首先運行了objc_alloc方法，然后依次執(zhí)行

image.png

image.png

alloc

image.png

image.png

image.png

_objc_rootAllocWithZone->_class_createInstanceFromZone

image.png

image.png

alloc的調(diào)用流程.png

使用符號斷點探索alloc
添加符號斷點，依次加入objc_alloc, callAlloc, [NSObject alloc]，_objc_rootAlloc, _objc_rootAllocWithZone, _class_createInstanceFromZone等。注意main函數(shù)之前生成的對象也會走相應(yīng)的方法，要先把這些斷點disable，斷點到LGPerson *p1 = [LGPerson alloc];

image.png

需要注意的是alloc方法是一個類方法，加斷點的是需要把類名加上，如[NSObject alloc]

[NSObject alloc]斷點.png

objc_alloc

callAlloc

alloc

_objc_rootAlloc.png

callAlloc.png

_objc_rootAllocWithZone.png

_class_creatInstanceFromZone.png

可以看到_class_creatInstanceFromZone方法內(nèi)部是返回的是一個obj的也就是一個NSObject對象

init方法

打開源碼,init函數(shù)返回來_objc_rootInit,_objc_rootInit返回obj,看得出來,init方法沒有進行任何操作,這一點蘋果用到了工廠模式，當(dāng)我們需要自定義某個類時,可以通過重寫init方法來進行自定義操作。

init函數(shù)

_objc_rootInit函數(shù)

編譯器優(yōu)化

編譯器優(yōu)化說明

• -O0 關(guān)閉所有優(yōu)化 代碼空間大，執(zhí)行效率低
• -O1 基本優(yōu)化等級 編譯器在不花費太多編譯時間基礎(chǔ)上，試圖生成更快、更小的代碼
• -O2 O1的升級版，推薦的優(yōu)化級別 編譯器試圖提高代碼性能，而不會增大體積和占用太多編譯時間
• -O3 最危險的優(yōu)化等級 會延長代碼編譯時間，生成更大體積、更耗內(nèi)存的二進制文件，大大增加編譯失敗的幾率和不可預(yù)知的程序行為，得不償失
• -Og O1基礎(chǔ)上，去掉了那些影響調(diào)試的優(yōu)化 如果最終是為了調(diào)試程序，可以使用這個參數(shù)。不過光有這個參數(shù)也是不行的，這個參數(shù)只是告訴編譯器，編譯后的代碼不要影響調(diào)試，但調(diào)試信息的生成還是靠 -g 參數(shù)的
• -Os O2基礎(chǔ)上，進一步優(yōu)化代碼尺寸 去掉了那些會導(dǎo)致最終可執(zhí)行程序增大的優(yōu)化，如果想要更小的可執(zhí)行程序，可選擇這個參數(shù)。
• -Ofast 優(yōu)化到破壞標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)性的點(等效于-O3 -ffast-math ) 是在 -O3 的基礎(chǔ)上，添加了一些非常規(guī)優(yōu)化，這些優(yōu)化是通過打破一些國際標(biāo)準(zhǔn)（比如一些數(shù)學(xué)函數(shù)的實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)）來實現(xiàn)的，所以一般不推薦使用該參數(shù)。

舉個例子

int sum (int a , int b) {
    return a + b;
}

在main函數(shù)里面調(diào)用該sum函數(shù)，使用----分割sum函數(shù)調(diào)用前后。

編譯器優(yōu)化示例代碼

運行打開匯編模式，我們會看到3和4的值

編譯器優(yōu)化示例代碼

修改優(yōu)化等級

修改Debug和Release模式的一樣的優(yōu)化等級Os

image.png

再運行一次，發(fā)現(xiàn)編譯器把sum函數(shù)也優(yōu)化掉了

編譯器優(yōu)化之后

對象的內(nèi)存對齊方式

alloc探索時 _class_createInstanceFromZone返回一個NSObject對象，我們看到這里面有一個instanceSize函數(shù)，它是給對象計算需要的內(nèi)存空間的。

instanceSize函數(shù)

cmd+instanceSize點擊 依次進入

對象需要內(nèi)存空間

對象需要內(nèi)存空間

看到了這個內(nèi)存對其算法，在64位的架構(gòu)下WORD_MASK為7，在31位的架構(gòu)下WORD_MASK為3。

static inline uint32_t word_align(uint32_t x) {
    return (x + WORD_MASK) & ~WORD_MASK;
}

在64位架構(gòu)下，假設(shè)一個對象實際內(nèi)存是10，即x=10，
x + WORD_MASK = 10 + 7 = 17 = 10001
~WORD_MASK = 17~7 = 11000
(x + WORD_MASK) & ~WORD_MASK = 10001 & 11000 = 10000 = 16

也可以
（x + WORD_MASK) >> 3 << 3 = 10001 >> 3 << 3 = 10 << 3 = 10000 = 16
所以這個對象實際需要的內(nèi)存大小就是16，蘋果是以8字節(jié)對齊來計算對象的內(nèi)存大小的。這樣就可以減少CPU的開銷，以空間換取時間。

結(jié)構(gòu)體內(nèi)存對齊

原則：

• 數(shù)據(jù)成員對?規(guī)則:結(jié)構(gòu)(struct)的第一個數(shù)據(jù)成員放
  在offset為0的地方，以后每個數(shù)據(jù)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的整數(shù)倍開始(比如int為4
  字節(jié),則要從4的整數(shù)倍地址開始存儲)。
• 結(jié)構(gòu)體作為成員:如果一個結(jié)構(gòu)里有某些結(jié)構(gòu)體成員,則結(jié)
  構(gòu)體成員要從其內(nèi)部最大元素大小的整數(shù)倍地址開始存
  儲.(struct a里存有struct b,b里有char,int ,double
  等元素,那b應(yīng)該從8的整數(shù)倍開始存儲)。

• 收尾工作:結(jié)構(gòu)體的總大小,也就是sizeof的結(jié)果必須是
  其內(nèi)部最大成員的整數(shù)倍,不足的要補?。
  數(shù)據(jù)類型占的字節(jié)數(shù)：

  
  
  數(shù)據(jù)類型占的字節(jié)數(shù).png

舉例：
double:8字節(jié) 從0位置開始需要8位,目前到7號位置
char:1字節(jié) 從8號位置開始存儲,需要1字節(jié),到8號位置
int:4字節(jié) 從9號位置開始存儲,需要4字節(jié),9不是4的倍數(shù)，所以從12號位置開始存儲,到15位置
short:2字節(jié) 從16號位置開始存儲,需要2字節(jié),到17號位置
因為該結(jié)構(gòu)體內(nèi)的成員最大是double是字節(jié)，17不是8的倍數(shù)，所以需要32字節(jié)的內(nèi)存。

struct LGStruct1 {
    double a; // 8字節(jié) [0 7] 從0到7
    char b; // 1字節(jié) [8]
    int c; // 4字節(jié) [12 13 14 15]
    short d; // 2字節(jié) [16 17] 所以需要 24字節(jié)的內(nèi)存
}struct1;

驗證一下，打印結(jié)果是24，正確

驗證struct1結(jié)構(gòu)體內(nèi)存

調(diào)整一下結(jié)構(gòu)體內(nèi)部成員的順序
double:8字節(jié) 從0位置開始需要8位,目前到7號位置
int:4字節(jié) 從8號位置開始存儲,需要4字節(jié),到11位置
char:1字節(jié) 從12號位置開始存儲,需要1字節(jié),到12號位置
short:2字節(jié) 從13號位置開始存儲,需要2字節(jié),13不是2的倍數(shù)，所以從14號位置開始存儲,到15位置
因為該結(jié)構(gòu)體內(nèi)的成員最大是double是字節(jié)，15不是8的倍數(shù)，所以需要16字節(jié)的內(nèi)存

struct LGStruct2 {
    double a; // 8字節(jié) [0 7] 從0到7
    int b; // 4字節(jié) [8 9 10 11]
    char c; // 1字節(jié) [12]
    short d; // 2字節(jié) [14 15] 所以需要 16字節(jié)的內(nèi)存
}struct2;

驗證一下，打印結(jié)果是16，正確

驗證struct2結(jié)構(gòu)體內(nèi)存

結(jié)構(gòu)體內(nèi)嵌結(jié)構(gòu)體，分析LGStruct3需要64字節(jié)

struct LGStruct3 {
    double a; // 8字節(jié) [0 7] 從0到7
    int b; // 4字節(jié) [8 9 10 11]
    char c; // 1字節(jié) [12]
    short d; // 2字節(jié) [14 15]
    int e; // 4字節(jié) [16 17 18 19]
    struct LGStruct1 struct1; // 24字節(jié) [24 47]
    struct LGStruct2 struct2; // 16字節(jié) [48 63]
}struct3;

驗證一下，打印結(jié)果是64，perfect

驗證struct3結(jié)構(gòu)體內(nèi)存