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):
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;
}
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 来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。
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