对象的创建

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一个程序在运行的过程中，离不开对象的创建，那么对象究竟是怎么创建的呢？OC 作为一门高级语言，对象在底层又是怎么实现的，对象的本质又是什么呢？带着这些疑问，开启我们的探索旅程。

在开启我们的探索之旅之前，我们需要做一些准备工作。首先我们需要下载 objc 的源码，配置到工程中，以便于我们跟踪对象创建的过程。

对象的创建

创建对象的两种方法：

在 OC 中，我们一般有两种方法创建对象：

  • [[cls alloc] init]
  • new

通过 [[cls alloc] init] 创建对象

我们首先来看 [[cls alloc] init] 是怎么创建对象的：

+ (id)alloc {
    return _objc_rootAlloc(self);
}

// Base class implementation of +alloc. cls is not nil.
// Calls [cls allocWithZone:nil].
id
_objc_rootAlloc(Class cls)
{
    return callAlloc(cls, false/*checkNil*/, true/*allocWithZone*/);
}
// Replaced by CF (throws an NSException)
+ (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;
}

从这几个方法中，可以看出：

  • 对象创建在 alloc 方法中

  • init 中只是简单的返回了已创建好的对象

    那么 init 方法存在的理由是什么呢？

    这个方法就是 工厂模式 的应用了。

    • alloc 方法一般都是系统准备好的用来创建对象的，作为用户（也就是各位程序员小哥哥小姐姐了）是接触不到的。

    • 但是作为用户，我们有时又必须在对象创建的时候做一些事情（如成员变量的初始化、赋值等），这个时候 init 方法就派上用场了。这个时候是不是对我们平时写的 init 方法有了更深的认识。

通过 new 创建对象

对象可以通过 new 方法来创建：

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

看到源码，是不是发现了什么：new = alloc + init

new 方法本质上是 alloc 和 init 的结合体。

创建对象

归根结底，对象创建都是通过alloc方法来实现的，那么就以此为起点，跟踪对象创建的过成。

SMPerson *person = [SMPerson alloc];

我们在这行添加一个端点，然后进行 step into:

step-into.png

然后来到 

id objc_alloc(Class cls)
{
    return callAlloc(cls, true/*checkNil*/, false/*allocWithZone*/);
}

我们一步步跟踪，最后来到：

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

    assert(cls->isRealized());

    // Read class's info bits all at once for performance
    bool hasCxxCtor = cls->hasCxxCtor();
    bool hasCxxDtor = cls->hasCxxDtor();
    bool fast = cls->canAllocNonpointer();

    size_t size = cls->instanceSize(extraBytes);
    if (outAllocatedSize) *outAllocatedSize = size;

    id obj;
    if (!zone  &&  fast) {
        obj = (id)calloc(1, size);
        if (!obj) return nil;
        obj->initInstanceIsa(cls, hasCxxDtor);
    } 
    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);
    }

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

    return obj;
}

根据整个流程，我们可以画出对象创建的流程图：

从流程图结合代码调试，对象创建的实质其实就是：

调试技巧

补充一些调试的小技巧 😉

方法跳转到声明

当我们调试到某个方法，cmd + space 即 jump to definition 时，只能看到方法声明而没有实现时：

  • 通过 step into

  • 借助控制台输出真正的方法实现

    debug-skill.png

当某个方法里代码很长时

我们可以将一些分支代码折叠：

Xcode->Perferences->Text Editing -> 勾选 Coding folding ribbon

然后在需要地方：

  • 折叠 option + cmd + ◀︎
  • 展开 option + cmd + ▶︎

常用数据类型占用内存

data type ILP32 size ILP32 alignment ILP64 size ILP64 alignment
char 1 byte 1 byte 1 byte 1 byte
bool 1 byte 1 byte 1 byte 1 byte
short 2 byte 2 byte 2 byte 2 byte
int 4 byte 4 byte 4 byte 4 byte
long 4 byte 4 byte 8 byte 8 byte
long long 8 byte 4 byte 8 byte 8 byte
NSInteger 4 byte 4 byte 8 byte 8 byte
CF_index 8 byte 4 byte 8 byte 8 byte
pointer 4 byte 4 byte 8 byte 8 byte

OS X以及iOS中与硬件环境相关的预定义宏

宏定义 bits 架构
__i386__ 32 x86
__x86_64__ 64 x86
__arm__ 32 ARM
__arm64__ 64 ARM

__LP64__: 表示指针长度为64位，即地址长度以64位长度来表示。

lldb 命令

命令 描述 例子
po 输出对应值 po obj
p 输出值+值类型+引用名+内存地址 p obj
p/x 常量的进制转换：十六进制 p/x 100
p/d 常量的进制转换：十进制 p/d obj
p/t 常量的进制转换：二进制 p/t obj
x 十六进制打印内存对象地址 x obj
x/nxg 16 字节打印对象内存地址，打印 n 段 x/4xg obj
bt [n] 打印调用栈，可以指定帧数 bt 10