底层探索 -- Alloc实现流程(一)

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iOS 开发有些年了,庸庸碌碌还是个UI仔呢。 alloc了无数遍,但底层的实现知道的也还是一知半解呢。

本文中心:

  1. alloc方法的底层执行方法及流程及核心作用.
    • alloc 核心作用就是开辟内存,初始化isa 指针,并将对象与类isa绑定。
  2. init 存在的意义。
    • init只是返回了obj,其他什么都没做🤣。因为它就是一个工厂方法,存在是为了丰富子类的初始化。
  3. 试探的思路总结。(这才是重点)
    • 思路1:断点看汇编 --> 断点Step Over instruction进行‘断点符号’查找。
    • 思路2:直接看汇编 -->Debug ->always show disassembly汇编跟踪代码流程。
    • 思路3:直接符号断点 --> 直接对“alloc”进行符号断点。

有个对象叫:UI仔

UI仔运行一下,来一波日常打印,看看效果:

#import "ViewController.h"
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
	[super viewDidLoad];
	NSLog(@"i'm coming");
	
	UIPerson *nickname  = [UIPerson alloc];
	UIPerson *firstname = [nickname init];
	UIPerson *lastname  = [nickname init];
	
	NSLog(@"nickname-%@-%p",nickname,nickname);
	NSLog(@"firstname-%@-%p",firstname,firstname);
	NSLog(@"lastname-%@-%p",lastname,lastname);
}
@end

Snipaste_2021.06.06_22.00.21.png

三个指针指向地址一毛一样,由此可见alloc已经将内存开辟好了,而init的调用似乎是对指针地址什么影响都無。那麼就对allocinit的实现流程进行试探试探。

实践伺候

思路1: 断点 Step-into-instruction

就像平时断点调试一样,将断点打到UI仔创建的时候。当断点停住的时候,按住control将image.png转变成 Step into instruction,进入 alloc 执行流程看看alloc下一步会执行到什么方法。 Snipaste_2021.06.06_22.12.03.png 昂~ objc_alloc,继续看看 objc_alloc下一步会执行什么. Snipaste_2021.06.06_22.13.56.png 结果什么都没了。既然看不到更多有用信息了,那就已经探到的信息objc_alloc加个符号断点看看有什么效果。 Snipaste_2021.06.06_22.59.26.png 加好断点,Continue progress execution 走你~ Snipaste_2021.06.06_23.00.04.png终得到了libobjc.A.dylib'objc_alloc,记下~

思路2: Debug Disassembly

依然断点到UI仔,断点停住的时候,操作Debug->Debug workfolw->Always show Disassembly,噢吼~流程汇编不就被清晰的跟踪到了么。 8c9d89897 虽然汇编麻麻赖赖的一大堆,不懂汇编,UIPerson 还不认识吗?symbol stub for: objc_alloc也能看懂的。那剩下的同理符号断点objc_alloc,再次能得到libobjc.A.dylib'objc_alloc

思路3:单刀直入

假设~ 假设其他方法都不会,明面上已知alloc不就是最清晰的已知条件么,那干脆对allo打一个符号断点试试,看看会发生什么? Snipaste_2021.06.06_23.21.18.png 噢吼~ 干脆利落的得到了libobjc.A.dylib'objc_alloc

理论伺候

通过上述三种思路对 alloc 的分析,得出alloc的底层实现在libobjc 中,那如果能找到libobjc源码,剩下的还是问题吗?还得叨叨一句:在得出libobjc之前,为什么几个试探思路叭叭这么多话?其实在试探过程中最难得不是底层的代码多难懂,而是无从下手,想看都不知看啥....

1. alloc执行流程

拿到源码,开始从 [NSObject alloc]方法开始一层层开始下向下试探,先po一张总的方法流程图: 未命名文件.png

2. Alloc 方法跟踪

NSObject.mm中见了 _objc_rootAlloc

+ (id)alloc {
    return _objc_rootAlloc(self);
}
id _objc_rootAlloc(Class cls){
    return callAlloc(cls, false/*checkNil*/, true/*allocWithZone*/);
}

callAlloc是一个分发方法,开辟内存封装的核心方法。ps:这里面还有好玩的

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));
}
//---------------
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);
}

这个就是真正的 alloc 底层实现的真正核心代码了。来看看这里都做了什么操作。 Snipaste_2021.07.25_23.46.37.jpg

3. init 方法实现

正如 UI仔输出结果,init只是返回了obj,并没有做其他操作。 image.png

4. alloc_init 与 new 的区别

new方法底层的调用居然连 init也一起调用了。而且与之前试探过程中_objc_rootAlloccallAlloc的调用完全一样,所以两者其实并无区别。 image.png

总结

主要记录了重要的试探的思路,一步步拿到源码,最后确定了alloc 的基本流程,其核心作用就是开辟内存,初始化 Isa 指针并将对象与类绑定。而 init 就返回了 obj,其他啥都没做🤣,new看起厉害呢。

最后,试探过程中还有一些可以继续展开的点,如instanceSizeinitInstanceIsa的内部实现等,等我另起一篇再更新。

过程中的资源汇总

Cooci大神配置-可编译苹果官方源码objc!

苹果开源代码地址(下载objc4)