OC alloc、init、new

韋家冰發表於2017-12-13

###[[NSObject alloc] init]兩段式構造 #####1、物件分配,方法有alloc和allocWithZone:

流程圖：

alloc方法流程.png

經過上面的一系列判斷，過程最終是_class_createInstanceFromZone函式

static __attribute__((always_inline)) 
id
_class_createInstanceFromZone(Class cls, size_t extraBytes, void *zone, 
                              bool cxxConstruct = true, 
                              size_t *outAllocatedSize = nil)
{
    if (!cls) return nil;

    assert(cls->isRealized());

    bool hasCxxCtor = cls->hasCxxCtor();// 判斷當前class或者superclass 是否有.cxx_construct構造方法的實現
    bool hasCxxDtor = cls->hasCxxDtor();// 判斷判斷當前class或者superclass 是否有.cxx_destruct析構方法的實現
    bool fast = cls->canAllocNonpointer();// 是對 isa 的型別的區分，如果一個類和它父類的例項不能使用isa_t 型別的 isa 的話，fast 就為 false，但是在 Objective-C 2.0 中，大部分類都是支援的

    // 獲得分配的記憶體的大小
    size_t size = cls->instanceSize(extraBytes);
    if (outAllocatedSize) *outAllocatedSize = size;

    id obj;
    if (!zone  &&  fast) {
        obj = (id)calloc(1, size); // 分配記憶體空間，calloc( )函式會預設的把申請出來的空間初始化為0或者nil
        if (!obj) return nil;
        obj->initInstanceIsa(cls, hasCxxDtor); // 初始化Isa指標
    } 
    else {
        if (zone) {
            obj = (id)malloc_zone_calloc ((malloc_zone_t *)zone, 1, size);
        } else {
            obj = (id)calloc(1, size);
        }
        if (!obj) return nil;

        // Use raw pointer isa on the assumption that they might be 
        // doing something weird with the zone or RR.
        obj->initIsa(cls); // 初始化Isa指標
    }

    if (cxxConstruct && hasCxxCtor) {
        obj = _objc_constructOrFree(obj, cls);
    }

    return obj;
}
複製程式碼
inline void 
objc_object::initInstanceIsa(Class cls, bool hasCxxDtor)
{
    initIsa(cls, true, hasCxxDtor);
}

inline void 
objc_object::initIsa(Class cls, bool nonpointer, bool hasCxxDtor) 
{ 
    if (!nonpointer) {
        isa.cls = cls;
    } else {
        isa_t newisa(0);
        newisa.bits = ISA_MAGIC_VALUE;
        newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
        newisa.shiftcls = (uintptr_t)cls >> 3;
        isa = newisa;
    }
}
複製程式碼

initIsa解析

1、newisa.bits = ISA_MAGIC_VALUE;
從ISA_MAGIC_VALUE的定義中可以看到這個欄位初始化了兩個部分，一個是magic欄位(6位:111011)，一個是nonpointer欄位(1位:1)，magic欄位用於校驗，nonpointer之前已經詳細分析過了。

2、newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
這個欄位儲存類是否有c++析構器。

3、newisa.shiftcls = (uintptr_t)cls >> 3;
將cls右移3位存到shiftcls中，從isa_t的結構體中也可以看到低3位都是用來儲存其他資訊的，既然可以右移三位，那就代表類地址的低三位全部都是0，否則就出錯了，補0的作用應該是為了位元組對齊。

uintptr_t nonpointer        : 1;  // 0 表示普通的 isa 指標，1 表示使用優化，儲存引用計數
uintptr_t has_assoc         : 1;  // 表示該物件是否包含 associated object，如果沒有，則析構時會更快
uintptr_t has_cxx_dtor      : 1;  // 表示該物件是否有 C++ 或 ARC 的解構函式，如果沒有，則析構時更快
uintptr_t shiftcls          : 33; // 類的指標
uintptr_t magic             : 6;  // 固定值為 0xd2，用於在除錯時分辨物件是否未完成初始化。
uintptr_t weakly_referenced : 1;  // 表示該物件是否有過 weak 物件，如果沒有，則析構時更快
uintptr_t deallocating      : 1;  // 表示該物件是否正在析構
uintptr_t has_sidetable_rc  : 1;  // 表示該物件的引用計數值是否過大無法儲存在 isa 指標
uintptr_t extra_rc          : 19; // 儲存引用計數值減一後的結果

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當我們通過 alloc 或 allocWithZone 方法建立物件時做以下 3 件事：

1、分配記憶體，會遍歷該物件所有的成員變數，通過成員變數的型別來計算所需佔用的記憶體 2、將該新物件的引用計數 (Retain Count) 設定成 1。 3、將該新物件的 isa 成員變數指向它的類物件。 4、將該新物件的所有其它成員變數的值設定成零。（根據成員變數型別，零有可能是指 nil 或 Nil 或 0.0）

#####2、物件初始化，init

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

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;
}
複製程式碼

_objc_rootInit 函式直接就將 obj 返回了，所以 -init 方法其實什麼都沒有做。

但是開發者留下的註釋非常值得玩味，說到很多類沒有使用 [super init]，所以這個函式非常靠不住（很可能不被呼叫）。看起來應該是個歷史遺留問題，從上面對 +alloc 的分析也能看出，+alloc 把所有的工作都做完了（初始化了 isa，我個人認為理論上初始化 isa 應該是 -init 的工作）。

#####3、new方法 new實際上是集alloc和init於一身，它建立了物件並初始化了物件。它的實現如下：

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

// 可以這麼理解
+ (instancetype)new {
  return [[self alloc] init];
}
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參考： 談ObjC物件的兩段構造模式 Objc 物件的今生今世 Objective-C 小記（6）alloc & init alloc、init你弄懂50%了嗎？

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