001-OC对象原理探究

引言
作为一个iOS开发，alloc init 在日常开发中应该是出现频率最高的了。只是你真的了解alloc运行原理了么？本文就OC对象原理进行探究。

示例

QLPerson *person1 = [QLPerson alloc] ;
QLPerson *person2 = [person1 init];
QLPerson *person3 = [person1 init];
NSLog(@"%@--%p---%p",person1,person1,&person1);
NSLog(@"%@--%p---%p",person2,person2,&person2);
NSLog(@"%@--%p---%p",person3,person3,&person3);

请问打印的结果是什么？

<QLPerson: 0x600000a38390>--0x600000a38390---0x7ffeee8ffcf8
<QLPerson: 0x600000a38390>--0x600000a38390---0x7ffeee8ffcf0
<QLPerson: 0x600000a38390>--0x600000a38390---0x7ffeee8ffce8

打印结果可以看到：三者打印的结果只有&person1，&person2，&person3是不一样的，为连续的三个地址，其余打印地址均为0x600000a38390，为什么会出现这种情况？下面我们来探究其原理流程。

探究方法
####方法一
添加断点：QLPerson *person1 = [QLPerson alloc] ;在xcode断点环境下，按住control键，鼠标点击向下箭头step into instruction进入底层

1、来到objc_alloc

2、继续点击箭头，来到libobjc.A.dylib objc_alloc

3、_objc_rootAllocWithZone

方法二
通过汇编，找到符号
显示汇编：Xcode-->Debug-->Debug Workflow-->Always Show Disassembly

在汇编中可以看到symbol stub for: objc_alloc，按住control键，点击向下箭头，进入到objc_alloc中，重复方法一的步骤，不再赘述。
####方法三
添加符号断点：objc_alloc,_objc_rootAllocWithZone

以上三种方法为探究alloc的思路过程，接下来我们将苹果提供的源码来探究alloc的流程，通过源码调试来达到目的。
首先将objc源码可以在Apple source获取
编译流程较为麻烦，请参考Cooci大神的编译过程。
完成以上步骤后，我们开始探究alloc流程：
1、在objc编译成功的源码工程中，添加测试target，在main.m中代码如下：

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        QLPerson *person1 = [QLPerson alloc];
//        QLPerson *person2 = [person1 init];
//        QLPerson *person3 = [person1 init];
//        NSLog(@"%@--%p---%p",person1,person1,&person1);
//        NSLog(@"%@--%p---%p",person2,person2,&person2);
//        NSLog(@"%@--%p---%p",person3,person3,&person3);
        NSLog(@"%@",person1);
    }
    return 0;
}

操作流程如下：command + 左键进入NSObject.mm，调用源码如下：

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

选择进入objc-runtime-new.mm

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);
}
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
    bool hasCxxCtor = cxxConstruct && cls->hasCxxCtor();
    bool hasCxxDtor = cls->hasCxxDtor();
    bool fast = cls->canAllocNonpointer();
    size_t size;
    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) {
        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);
}

在以上源码中添加断点后，调试过程我总结成了一张图：

文字流程：
+ alloc—_objc_rootAlloc—callAlloc—_objc_rootAllocWithZone—_class_createInstanceFromZone (核心实现，在方法中，完成对象大小计算，对齐，开辟，关联)

总结：
本文为oc对象的初步探究，仅提到oc对象alloc的流程，init过程将在下一章讲述。如有不同意见，请留言。