前言

在objc里我们创建对象的时候会经常的用到alloc和init，那么objc在调用alloc的时候它的底层到底是进行了什么样的处理呐？

在开始前先运行下面这个demo

    Person *p = [Person alloc];
    p.age = 20;
    Person *p1 = [p init];
    Person *p2 = [p init];
    NSLog(@"\n%@\n%@\n%@\n %p\n %p\n %p\n ",p,p1,p2, &p,&p1,&p2);
    NSLog(@"%d %d",p1.age,p2.age);

其运行结果如下：

很明显可以看到p,p1,p2一样，而&p,&p1,&p2不一样，为什么会这样呐？

读者可以参考下面图配合这段文字进行理解：

我们通过Person alloc创建出的p，其实是在堆区创建了一个p的内存空间0x600003588500，而&p是栈区的指针，它指向0x600003588500，p init创建了同样指向0x600003588500的指针&p1和&p2， 所以可以看到可以看到p，p1，p2的属性age都是一样的，他们是同时指向一个地址0x600003588500。

1、汇编分析

开始汇编分析前，给读者提下几个汇编的指令：

b,bl 跳转指令表示函数的调用
ret 函数返回；注释
；来代表注释

还有一点知识：cpu分为寄存器、运算器、控制器，

cpu先从内存里读数据保存到寄存器中再进行运算，这样效率会高

1.1汇编分析过程

先在xcode工程打开汇编模式，Debug ->Debug Workflow ->Always Show Disassembly,如图：

设置好汇编模式后，在这打个断点，编译就会进入汇编指令

这里很熟悉地看到一个bl指令，这是一个函数的跳转指令，";"号后面是注释，告诉我们这里调了objc_alloc这个函数,接着我们给objc_alloc打个断点，进入objc_alloc函数中，如下图，想了解怎么打断点可以参考文末附录。

可以看到，出现了两个函数objc_msgSend和_objc_rootAllocWithZone，这是我们可以通过点击control键+下箭头来一步一步地走汇编指令，发现跳过_objc_rootAllocWithZone，执行了objc_msgSend，当汇编走第11行到时候，感兴趣的读者可以通过lldb读下x0和x1寄存器（register read x0），看看他们当前是什么，演示如下图：

po (char *)是强转的意思，可以看到x0是person而x1是alloc方法

上面这个图告诉我们

这个objc_msgSend函数其实就是通过Person去调alloc方法

接着我们给[NSObjc_alloc]打个断点，

alloc里有一个_objc_rootAlloc，接着进入到这个函数里

这个时候又看到了两个方法_objc_rootAllocWithZone和objc_msgSend，接着走汇编指令，可以看到它跑到了_objc_rootAllocWithZone这个方法里来了，到了这一步，就得去到我们的源码里再进行近一步的分析了，读者可以移步阅读下文的源码分析，这个方法返回的是一个id的类型，是_class_createInstanceFromZone的返回值。

可以进入_objc_rootAllocWithZone看看里面实现了什么

这里就运用到了ret指令了，在这打个断点，然后通过lldb来查看x0寄存器里是什么

1.2 汇编分析的结论

通过上面的分析，编者给大家做个小总结：

alloc是真正给我们创建实例对象的方法

alloc方法的大概流程是这样的：

alloc -> objc_alloc -> objc_msgSend ->alloc -> _objc_rootAlloc ->_objc_rootAllocWithZone -> _class_createInstanceFromZone

看着这个结论大家可以吐槽下，分析了这么久就只得到这么一个函数之间的跳转，没有实际意义，其实拿到这个流程后对我们去分析源码是有很大助力的，当然如果你的汇编能力很强，可以继续推下去，核心代码在_class_createInstanceFromZone，通过汇编你能更了解其底层到底做了什么，但可能有部分会被编译器给优化掉了，所以建议到了这步可以去分析源码了。

2、源码分析：

在进行源码分析前，读者可以到官网去下载objc里的alloc源码，这是链接，可以找最新版的objc4-838.1

由于已经用汇编演示了alloc底层大致流程了，源码这里就不断点分析其流程了，直接分析每个方法实现了什么，最核心的方法是_class_createInstanceFromZone，前面的方法都是一些跳转和判断。

2.1 objc_alloc

源码如下：

// Calls [cls alloc].
id
objc_alloc(Class cls)
{
    return callAlloc(cls, true/*checkNil*/, false/*allocWithZone*/);
}

这个callAlloc方法我们在汇编没有看到是因为编译器的优化，可以点进去看到看下callAlloc源码

// 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));
}

这里可以看到_objc_rootAllocWithZone和objc_msgSend这两个函数，第一次从objc_alloc进来是先跑到objc_msgSend,因为这个时候checkNil为true，allocWithZone为默认的flase，所以fastpath(!cls->ISA()->hasCustomAWZ()）中的cls是还没有指针isa，所以为是flase，因此第一次进来跑了((id(*)(id, SEL))objc_msgSend)(cls, @selector(alloc))，这个方法会触发objc_msgSend调用initialize类方法，所以第二次会跑到_objc_rootAllocWithZone里去

2.2 第二次调callAlloc

通过第一次的callAlloc的返回，然后打断点会发现再一次进入到callAlloc

第二次调callAlloc的时候，checkNIl是false，由于第一次调用objc_msgSend调了initialize方法，这时到bist是有值了，所以cls上是有了指针，那么hasCustomAWZ()这个方法是用来判断是否实现allocWithZone的自定义，可以看下这个方法；

bool hasCustomAWZ() {
        return ! bits.hasDefaultAWZ();
}

这个allocWithZone是可以自定义的如果没有自定义，那么就会调用系统默认的allocWithZone方法。

综上，我们知道第二次调callAlloc程序会跑到_objc_rootAllocWithZone(cls, nil)里去，那我们去看下这个方法里实现了什么

2.3 _objc_rootAllocWithZone

先看下源码：

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);
}

其实就是返回_class_createInstanceFromZone(cls, 0, nil，OBJECT_CONSTRUCT_CALL_BADALLOC)返回值。

2.4 _class_createInstanceFromZone

源码：

/***********************************************************************
* class_createInstance
* fixme
* Locking: none
*
* Note: this function has been carefully written so that the fastpath
* takes no branch.
**********************************************************************/
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
    // 判断当前的class或supclass是否有.cxxConstruct构造方法的实现
    bool hasCxxCtor = cxxConstruct && cls->hasCxxCtor();
    // 判断当前的class或supclass是否有.cxxDestruct构造方法的实现
    bool hasCxxDtor = cls->hasCxxDtor();
    bool fast = cls->canAllocNonpointer();
    size_t size;

    //计算需要的大小
    // 进行内存对齐获得实例的大小
    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);
    }
    if (slowpath(!obj)) {
        if (construct_flags & OBJECT_CONSTRUCT_CALL_BADALLOC) {
            return _objc_callBadAllocHandler(cls);
        }
        return nil;
    }

    if (!zone && fast) {
        //初始化实例的isa指针
        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);
}

看到这么长的代码，首先可以判断这块代码是核心代码了，几个比较重要的点我在代码里进行注释

2.5结论

通过断点来进行源码的的解读，可以得到alloc的具体底层是这么一个流程：alloc->_objc_rootAlloc->callAlloc(cls,false,true)->allocWithZone->_objc_rootAllocWithZone->class_createInstance->_class_createInstanceFromZone

其中 _class_createInstanceFromZone比较核心的代码，下面我们来将这部分进行详细探索