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对象是如何初始化的(iOS)

  • 2019-12-09
  • 本文字数:1995 字

    阅读完需:约 7 分钟

对象是如何初始化的(iOS)

关注仓库,及时获得更新:iOS-Source-Code-Analyze


在之前,我们已经讨论了非常多的问题了,关于 objc 源代码系列的文章也快结束了,其实关于对象是如何初始化的这篇文章本来是我要写的第一篇文章,但是由于有很多前置内容不得不说,所以留到了这里。


  • alloc 和 - init 这一对我们在 iOS 开发中每天都要用到的初始化方法一直困扰着我, 于是笔者仔细研究了一下 objc 源码中 NSObject 如何进行初始化。


在具体分析对象的初始化过程之前,我想先放出结论,以免文章中的细枝末节对读者的理解有所影响;整个对象的初始化过程其实只是为一个分配内存空间,并且初始化 isa_t 结构体的过程。


alloc 方法分析


先来看一下 + alloc 方法的调用栈(在调用栈中省略了很多不必要的方法的调用):open


id _objc_rootAlloc(Class cls)


└── static id callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false)


└── id class_createInstance(Class cls, size_t extraBytes)


└── id _class_createInstanceFromZone(Class cls, size_t extraBytes, void *zone, bool cxxConstruct, size_t *outAllocatedSize)


├── size_t instanceSize(size_t extraBytes)


├── void *calloc(size_t, size_t)


└── inline void objc_object::initInstanceIsa(Class cls, bool hasCxxDtor)


这个调用栈中的方法涉及了多个文件中的代码,在下面的章节中会对调用的方法逐步进行分析,如果这个调用栈让你觉得很头疼,也不是什么问题。


alloc 的实现


  • (id)alloc {

  • return _objc_rootAlloc(self);

  • }

  • alloc 方法的实现真的是非常的简单, 它直接调用了另一个私有方法 id _objc_rootAlloc(Class cls)


id _objc_rootAlloc(Class cls) {


return callAlloc(cls, false/checkNil/, true/allocWithZone/);


}


这就是上帝类 NSObject 对 callAlloc 的实现,我们省略了非常多的代码,展示了最常见的执行路径:


static id callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false) {


id obj = class_createInstance(cls, 0);


return obj;


}


id class_createInstance(Class cls, size_t extraBytes) {


return _class_createInstanceFromZone(cls, extraBytes, nil);


}


对象初始化中最重要的操作都在 _class_createInstanceFromZone 方法中执行:


static id _class_createInstanceFromZone(Class cls, size_t extraBytes, void *zone, bool cxxConstruct = true, size_t *outAllocatedSize = nil) {


size_t size = cls->instanceSize(extraBytes);


id obj = (id)calloc(1, size);if (!obj) return nil;obj->initInstanceIsa(cls, hasCxxDtor);
return obj;
复制代码


}


对象的大小


在使用 calloc 为对象分配一块内存空间之前,我们要先获取对象在内存的大小:


size_t instanceSize(size_t extraBytes) {


size_t size = alignedInstanceSize() + extraBytes;


if (size < 16) size = 16;


return size;


}


uint32_t alignedInstanceSize() {


return word_align(unalignedInstanceSize());


}


uint32_t unalignedInstanceSize() {


assert(isRealized());


return data()->ro->instanceSize;


}


实例大小 instanceSize 会存储在类的 isa_t 结构体中,然后经过对齐最后返回。


Core Foundation 需要所有的对象的大小都必须大于或等于 16 字节。


在获取对象大小之后,直接调用 calloc 函数就可以为对象分配内存空间了。


isa 的初始化


在对象的初始化过程中除了使用 calloc 来分配内存之外,还需要根据类初始化 isa_t 结构体:


inline void objc_object::initIsa(Class cls, bool indexed, bool hasCxxDtor) {


if (!indexed) {


isa.cls = cls;


} else {


isa.bits = ISA_MAGIC_VALUE;


isa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;


isa.shiftcls = (uintptr_t)cls >> 3;


}


}


上面的代码只是对 isa_t 结构体进行初始化而已:


union isa_t {


isa_t() { }


isa_t(uintptr_t value) : bits(value) { }


Class cls;


uintptr_t bits;


struct {


uintptr_t indexed : 1;


uintptr_t has_assoc : 1;


uintptr_t has_cxx_dtor : 1;


uintptr_t shiftcls : 44;


uintptr_t magic : 6;


uintptr_t weakly_referenced : 1;


uintptr_t deallocating : 1;


uintptr_t has_sidetable_rc : 1;


uintptr_t extra_rc : 8;


};


};


在这里并不想过多介绍关于 isa_t 结构体的内容,你可以看从 NSObject 的初始化了解 isa 了解你想知道的关于 isa_t 的全部内容。


init 方法


NSObject 的 - init 方法只是调用了 _objc_rootInit 并返回了当前对象:


  • (id)init {

  • return _objc_rootInit(self);

  • }


id _objc_rootInit(id obj) {


return obj;


}


总结


在 iOS 中一个对象的初始化过程很符合直觉,只是分配内存空间、然后初始化 isa_t 结构体,其实现也并不复杂,这篇文章也是这个系列文章中较为简单并且简短的一篇。


关注仓库,及时获得更新:iOS-Source-Code-Analyze


本文转载自 Draveness 技术博客。


原文链接:https://draveness.me/object-init


2019-12-09 15:53454

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