iOS底层原理 01：OC对象初始化之alloc流程分析一、alloc对象的指针地址和内存地址的分析在进行alloc的

一、alloc对象的指针地址和内存地址的分析

在进行alloc的源码分析，先通过例子查看指针地址和内存地址的区别：

打印分别输出内存、内存地址、指针地址，结果如下：

结果分析：

alloc 开辟了内存空间，创建了对象，p1、p2、p3指向同一个内存空间。 LGPerson<0x280fd02c0>
init 的内存指针是一样的，为开辟内存空间，没有对指针进行操作，所以其内容和内存地址是相同的。
init 所在栈中的指针地址不一样，是连续开辟指针地址；每个相隔8隔指针

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NSLog的各种打印

%@ 对象
%p 指针地址
%p -> p1 对象的内存地址
%p -> &p1 对象的指针地址

二、alloc底层探索源码的方式

1. `符号断点`方式直接跟流程 -> `底层源码:` libobjc.A.dylib`objc_alloc:

在LGPerson alloc处添加断点,运行工程，会停在LGPerson alloc的位置
按住control键，点击 Step into ↓键
点击进去后，显示出objc_alloc底层函数
继续查看底层源码结构，添加一个objc_alloc符号断点
- 下一步，显示了objc_alloc的源码库的方法libobjc.A.dylib`objc_alloc:

2. 通过汇编查看跟踪流程

在LGPerson alloc处添加断点,运行工程，会停在LGPerson all的位置
xcode 工具栏选择 Debug --> Debug Workflow --> Always Show Disassembly,选中当前选择，进入汇编代码
按住control键，点击 Step into ↓键，进入 symbol stub for: objc_alloc函数
按住control键，点击 Step into ↓键，断点在objc_alloc函数
总结： ①xcode 工具栏选择 Debug --> Debug Workflow --> Always Show Disassembly, ②添加一个objc_alloc符号断点，启动工程，执行到源码所在库libobjc.A.dylib`objc_alloc

3. 通过已知符号断点`alloc` 确定未知 : libobjc.A.dylib`+[NSObject alloc]:,结合第2步使用

在LGPerson alloc处添加断点,运行工程，会停在LGPerson alloc的位置

添加alloc符号断点
直接通过已知符号断点 alloc确定未知： libobjc.A.dylib`+[NSObject alloc]:

三、源码分析alloc流程

准备工作

苹果开源源码汇总: opensource.apple.com
Source Browser: opensource.apple.com/tarballs/
objc4-818 源码：opensource.apple.com/tarballs/ob…

1. 流程分析

[第①步] 源码搜索alloc {方法进入 alloc的方法（源码分析开始）
[第②步]跳转至 _objc_rootAlloc方法实现
[第③步]进入到 callAlloc方法

如上图所示执行到第三步时，在callAlloc方法中，需验证执行的是 _objc_rootAllocWithZone 还是 objc_msgSend ？？？

设置符号断点调试，发现走的是_objc_rootAllocWithZone流程

补充说明

编译器优化
#define fastpath(x) (__builtin_expect(bool(x), 1))
#define slowpath(x) (__builtin_expect(bool(x), 0))

fastpath：主要针对发布版本，对执行的流程进行深度优化，提高运行速度 slowpath: 执行流程都要执行，无优化执行流程

2. alloc的主线流程

alloc流程跟踪上部分已完成，但是alloc到底做了什么还未完成？？？

打开源码代码，设置断点在main函数中设置断点在 LGPerson *p = [LGPerson alloc] ;上，程序执行到 LGPerson *p = [LGPerson alloc]；分别在alloc 、_objc_rootAlloc处设置断点，方式如下图：
执行跟踪发现，调用alloc函数，进入到callAlloc函数中，会调用一次objc_msgSend，发送一个alloc消息。

执行流程解读：
1. 判断缓存中是否存在自定义的alloc/allocWithZone地方实现，显然第一次运行类中是没有该方法缓存的。
2. cls是什么？类嘛？不是！看看源码的定义：typedef struct objc_class *Class;。所以cls是一个指针，指向一个结构体，这个结构体也就是Core Foundation层的类！
3. 类的初始化在read_images方法执行时，而实例对象的初始化在alloc的时候。
4. 第一次执行((id(*)(id, SEL))objc_msgSend)(cls, @selector(alloc));，会进行慢速方法查找，找到NSObject类的alloc方法，并将方法放入方法缓存。
5. 所以除了第一调用alloc方法外，之后在进行对象初始化会直接走_objc_rootAllocWithZone方法。

四、Alloc 核心方法

_class_createInstanceFromZone 分析

1. cls->instanceSize 计算内存大小

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执行了编译器优化,执行缓存中cache.fastInstanceSize方法，计算所需要的内存空间大小

2. calloc

向系统申请开辟内存，返回地址指针。此流程会临时分配一个内存，调用calloc后分配的内存空间才是创建对象的内存地址。

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在平常的开发中，一般一个对象的打印的格式都是类似于这样的<LGPerson: 0x280fd02c0>（是一个指针）。为什么这里不是呢？

主要是因为objc 地址 还没有与传入的 cls进行关联，
同时印证了 alloc的根本作用就是 开辟内存

3. obj->initInstanceIsa：与isa关联

关联到相应的类，即将开辟的内存空间指向所要关联的类！ 通过运行结果发现，在调用obj->initInstanceIsa之前，obj只有一个内存地址，而调用之后明确了对象类型为LGPerson。

截屏2021-08-28 下午5.10.22.png

4. `init`

```
- (id)init {
    return _objc_rootInit(self);
}
```
进入`_objc_rootInit`方法

```
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;
}
```
`init`方法返回的是对象
`init`初始化构造，方便重写。便于扩展

5. `new`

```
+ (id)new {
    return [callAlloc(self, false/*checkNil*/) init];
}
```
源码说明，`new`执行了`callAlloc` -> `init`, `new`=>`alloc` + `init`

补充说明

内存优化

定义的类没有属性，只继承NSObject，则这个实例实际占用的大小为8字节,

static inline uint32_t word_align(uint32_t x) {

    return (x + WORD_MASK) & ~WORD_MASK;

}

1、8 - > NSObject

2、最少16

通常内存是由一个个字节组成的，cpu在存取数据时，并不是以字节为单位存储，而是以块为单位存取，块的大小为内存存取力度。频繁存取字节未对齐的数据，会极大降低cpu的性能，所以可以通过减少存取次数来降低cpu的开销
16字节对齐，是由于在一个对象中，第一个属性isa占8字节，当然一个对象肯定还有其他属性，当无属性时，会预留8字节，即16字节对齐，如果不预留，相当于这个对象的isa和其他对象的isa紧挨着，容易造成访问混乱
16字节对齐后，可以加快CPU读取速度，同时使访问更安全，不会产生访问混乱的情况

3、字节对齐：(x + WORD_MASK) & ~WORD_MASK;
(8 + 7) & ~7 ——> 15 & ~7 8字节对齐取8的整数
15： 0000 1111
!7： 1111 1000
7 ： 0000 0111
15 & ~7： 0000 1000 = 8

为什么8为倍数以空间换取时间，整个内存8字节最多的

OC对象初始化分析流程图：

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iOS底层原理 01：OC对象初始化之alloc流程分析