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Objective对象底层探究(一)

黑猫

我不是黑客

3星期前

LLDB 命令

bt命令打印出当前线程的堆栈信息;

bt all 打印所有线程的堆栈信息;

register read 读取寄存器


OC对象与指针

    GPerson *p1 = [GPerson alloc];
    GPerson *p2 = [p1 init];
    GPerson *p3 = [p1 init];
    
    LGPrint(@"%@ - %p - %p", p1, p1, &p1); //<GPerson: 0x6000022f4160> - 0x6000022f4160 - 0x7ffee7a11078
    LGPrint(@"%@ - %p - %p", p2, p2, &p2); //<GPerson: 0x6000022f4160> - 0x6000022f4160 - 0x7ffee7a11070
    LGPrint(@"%@ - %p - %p", p3, p3, &p3); //<GPerson: 0x6000022f4160> - 0x6000022f4160 - 0x7ffee7a11068
复制代码

内存指针表示

三个指针变量指向同一块内存空间,p1 p2 p3是放在栈空间,所以自己的指针地址是不同的;

%p -- p1是打印对象的地址

%p -- &p1是打印p1在地址空间的地址


所以这篇文章是探索alloc init做了什么事情?

为了探索alloc init接口, 需要分析苹果现有开源的代码;

分享三种探索源码技巧

探索源码的三种技巧,通过三种方式查看源码出处

1 直接符号断点查看
2 control + step into
3 汇编的方式

通过以上三种方式都会找到这个libobjc.A.dylib动态库,所以去苹果开源项目网站找到这个动态库;网站文章底部提供;

编译器优化

#define fastpath(x) (__builtin_expect(bool(x), 1))

#define slowpath(x) (__builtin_expect(bool(x), 0))

fastpath和slowpath参考

alloc流程

1 开辟内存 先计算出需要的内存空间大小
2 申请内存 向系统申请开辟内存,返回地址指针
3 isa绑定 关联到相应的类

alloc流程图

16字节对齐

    size_t instanceSize(size_t extraBytes) const {
      	// 编译器优化快速计算
        if (fastpath(cache.hasFastInstanceSize(extraBytes))) {
          	// 执行这里
            return cache.fastInstanceSize(extraBytes);
        }

        size_t size = alignedInstanceSize() + extraBytes;
        // CF requires all objects be at least 16 bytes.
        if (size < 16) size = 16;
        return size;
    }
复制代码
    size_t fastInstanceSize(size_t extra) const
    {
        ASSERT(hasFastInstanceSize(extra));
				//Gcc的内建函数 __builtin_constant_p 用于判断一个值是否为编译时常数,如果参数EXP 的值是常数,函数返回 1,否则返回 0
        if (__builtin_constant_p(extra) && extra == 0) {
            return _flags & FAST_CACHE_ALLOC_MASK16;
        } else {
          // _flags
            size_t size = _flags & FAST_CACHE_ALLOC_MASK;
            // remove the FAST_CACHE_ALLOC_DELTA16 that was added
            // by setFastInstanceSize
            return align16(size + extra - FAST_CACHE_ALLOC_DELTA16);
        }
    }
复制代码
    // 0010 0111 39 (15+24)
    // 1111 0000 ~
    // 0010 0000
    // 0000 1111 15
// 16字节对齐
static inline size_t align16(size_t x) {
    return (x + size_t(15)) & ~size_t(15);
}
复制代码

早期的版本是8字节对齐, 现在是按16字节对齐;

align16方法传进来的是24, 然后按执行这个对齐算法, 24+15 = 39 , 二进制0010 0111 与 15的取反1111 0000 再位域

得到 0010 0000 转十进制就是 32;

这里也可以先右移 再左移 ,也可以把末尾的置为0

为什么16字节对齐

  • 方便CPU读取,提高读取效率 ,因为如果跨字节访问 会影响IO读取效率;典型的以空间换时间;
  • 一个对象,缺省第一个属性isa占8个字节,什么属性都没有时,会留8个字节,与其它对象的isa有一定宽度,保证安全,不会地址越界,非法访问到其它对象的内容;

内存对齐规则可以看我之前的struct文章对齐规则,因为oc对象编译到底层的表示也是一个struct objc_object结构体;访问链接

init方法底层实现

+ (id)init {
    return (id)self;
}

- (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;
}
复制代码

工厂设计方法, 提供给用户自定义自己的初始化方法的一个入口;使用id强转的原因,因为内存对齐后,可以使用类型强转成我们需要的类型;

new方法的底层实现

+ (id)new {
    return [callAlloc(self, false/*checkNil*/) init];
}
复制代码

苹果不建议使用new去初始化对象,如果自定义类里初始化重写了init方法,使用new会走到这个方法;

//重写init
- (instancetype)init
{
    self = [super init];
    if (self) {
        NSLog(@"come here");
    }
    return self;
}

Demo *obj = [Demo new];
//打印输出 come here
复制代码

如果不重写 init方法, 使用new会走父类的init方法

一般我们自定义的initWithXXX方法, 会掉用super init方法, 会走父类的init方法,初始化的流程走的更完善;

源码下载网站

苹果开源源码汇总

苹果开源项目下载

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