OC記憶體管理--物件的生成與銷燬
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在iOS開發中了，我們每天都會使用 + alloc 和 - init 這兩個方進行物件的初始化。我們也這知道整個物件的初始化過程其實就是 開闢一塊記憶體空間，並且初始化isa_t結構體的過程 。
alloc的實現
+ (id)alloc {
return _objc_rootAlloc(self);
}
id _objc_rootAlloc(Class cls) {
return callAlloc(cls, false/*checkNil*/, true/*allocWithZone*/);
}
複製程式碼
整個過程其實就是 NSObject 對 callAlloc 方法的實現。
callAlloc
/*
cls:CustomClass
checkNil:是否檢查Cls
allocWithZone：是否分配到指定空間，預設為false，內部會對其進行優化
*/
static ALWAYS_INLINE id
callAlloc(Class cls, bool checkNil, bool allocWithZone=false) {
//沒有class或則checkNil為YES，返回空
if (slowpath(checkNil && !cls)) return nil;
//確保只有Objective-C 2.0語言的檔案所引用
#if __OBJC2__
//判斷class有沒有預設的allocWithZone方法
if (fastpath(!cls->ISA()->hasCustomAWZ())) {
// class可以快速分配
if (fastpath(cls->canAllocFast())) {
//hasCxxDtor();是C++解構函式，判斷是否有解構函式
bool dtor = cls->hasCxxDtor();
//申請class的記憶體空間
id obj = (id)calloc(1, cls->bits.fastInstanceSize());
if (slowpath(!obj)) return callBadAllocHandler(cls);
//初始化isa指標
obj->initInstanceIsa(cls, dtor);
return obj;
}
else {
//使用class_createInstance建立class
id obj = class_createInstance(cls, 0);
if (slowpath(!obj)) return callBadAllocHandler(cls);
return obj;
}
}
#endif
//說明有預設的allocWithZone的方法，呼叫allocWithZone方法
if (allocWithZone) return [cls allocWithZone:nil];
return [cls alloc];
}
複製程式碼
在 __OBJC2__ 下當前類有沒有預設的 allocWithZone 方法是通過 hasCustomAWZ() 函式判斷的。 YES 代表有則會呼叫 [cls allocWithZone:nil] 方法。 NO 代表沒有，這時候會根據當前類是否可以快速分配， NO 的話呼叫 class_createInstance 函式； YES 則分配記憶體並初始化isa。
allocWithZone
+ (id)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone {
return _objc_rootAllocWithZone(self, (malloc_zone_t *)zone);
}
id _objc_rootAllocWithZone(Class cls, malloc_zone_t *zone) {
id obj;
#if __OBJC2__
// allocWithZone under __OBJC2__ ignores the zone parameter
(void)zone;
obj = class_createInstance(cls, 0);
#else
if (!zone) {
obj = class_createInstance(cls, 0);
}
else {
obj = class_createInstanceFromZone(cls, 0, zone);
}
#endif
if (slowpath(!obj)) obj = callBadAllocHandler(cls);
return obj;
}
複製程式碼
allocWithZone 函式的本質是呼叫 _objc_rootAllocWithZone 函式。
_objc_rootAllocWithZone 的邏輯分為兩種情況：
- 先判斷是否是
__OBJC2__，如果是則呼叫class_createInstance； - 判斷
zone是否為空，如果為空呼叫class_createInstance，如果不為空，呼叫class_createInstanceFromZone。
//class_createInstance
id class_createInstance(Class cls, size_t extraBytes) {
return _class_createInstanceFromZone(cls, extraBytes, nil);
}
//class_createInstanceFromZone
id class_createInstanceFromZone(Class cls, size_t extraBytes, void *zone) {
return _class_createInstanceFromZone(cls, extraBytes, zone);
}
複製程式碼
class_createInstance 和 class_createInstanceFromZone 的本質都是呼叫 _class_createInstanceFromZone 。
另外通過前面的原始碼我們可以發現： 用alloc方式建立，只要當前類有allocWithZone方法，最終一定是呼叫class_createInstance 。
_class_createInstanceFromZone
static __attribute__((always_inline))
id
_class_createInstanceFromZone(Class cls, size_t extraBytes, void *zone,
bool cxxConstruct = true,
size_t *outAllocatedSize = nil) {
if (!cls) return nil;
assert(cls->isRealized());
bool hasCxxCtor = cls->hasCxxCtor();//建構函式
bool hasCxxDtor = cls->hasCxxDtor();//解構函式
bool fast = cls->canAllocNonpointer(); //是對isa的型別的區分，如果一個類不能使用isa_t型別的isa的話，fast就為false，但是在Objective-C 2.0中，大部分類都是支援的
//在分配記憶體之前，需要知道物件在記憶體中的大小，也就是instanceSize的作用。物件必須大於等於16位元組。
size_t size = cls->instanceSize(extraBytes);
if (outAllocatedSize) *outAllocatedSize = size;
id obj;
if (!zone&&fast) {
//分配記憶體空間
obj = (id)calloc(1, size);
if (!obj) return nil;
//初始化isa指標
obj->initInstanceIsa(cls, hasCxxDtor);
} else {
//此時的fast 為 false
//在C語言中，malloc表示在記憶體的動態儲存區中分配一塊長度為“size”位元組的連續區域，返回該區域的首地址；calloc表示在記憶體的動態儲存區中分配n塊長度為“size”位元組的連續區域，返回首地址。
if (zone) {
obj = (id)malloc_zone_calloc ((malloc_zone_t *)zone, 1, size);
} else {
obj = (id)calloc(1, size);
}
if (!obj) return nil;
//初始化isa指標
obj->initIsa(cls);
}
if (cxxConstruct && hasCxxCtor) {
obj = _objc_constructOrFree(obj, cls);
}
return obj;
}
複製程式碼
初始化isa
_class_createInstanceFromZone 中不光開闢了記憶體空間，還初始化了isa。初始化isa的方法有 initInstanceIsa 和 initIsa ，但是本質都是呼叫 initIsa(Class cls, bool nonpointer, bool hasCxxDtor) 。
inline void objc_object::initIsa(Class cls, bool nonpointer, bool hasCxxDtor)
{
assert(!isTaggedPointer());
if (!nonpointer) {
isa.cls = cls; //obj->initIsa(cls)
} else {
//obj->initInstanceIsa(cls, hasCxxDtor);
assert(!DisableNonpointerIsa);
assert(!cls->instancesRequireRawIsa());
isa_t newisa(0);
#if SUPPORT_INDEXED_ISA
assert(cls->classArrayIndex() > 0);
newisa.bits = ISA_INDEX_MAGIC_VALUE;
// isa.magic is part of ISA_MAGIC_VALUE
// isa.nonpointer is part of ISA_MAGIC_VALUE
newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
newisa.indexcls = (uintptr_t)cls->classArrayIndex();
#else
newisa.bits = ISA_MAGIC_VALUE;
// isa.magic is part of ISA_MAGIC_VALUE
// isa.nonpointer is part of ISA_MAGIC_VALUE
newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
newisa.shiftcls = (uintptr_t)cls >> 3;
#endif
// This write must be performed in a single store in some cases
// (for example when realizing a class because other threads
// may simultaneously try to use the class).
// fixme use atomics here to guarantee single-store and to
// guarantee memory order w.r.t. the class index table
// ...but not too atomic because we don't want to hurt instantiation
isa = newisa;
}
}
複製程式碼
根據《OC引用計數器的原理》，現在再看一下初始化isa的方法。這個方法的意思是首先判斷是否開啟指標優化。
沒有開啟指標優化的話訪問 objc_object 的 isa 會直接返回 isa_t 結構中的 cls 變數， cls 變數會指向物件所屬的類的結構。
開啟指標優化的話通過 newisa(0) 函式初始化一個isa，並根據 SUPPORT_INDEXED_ISA 分別設定對應的值。iOS裝置的話這個值是0，所以執行 else 的程式碼。
到這裡alloc的實現過程已經結束了，根據上面的原始碼分析，用一張圖表示上述過程：
這裡可能會有個疑問，既然 alloc 將分配記憶體空間和初始化isa的事情都做了，那麼 init 的作用是什麼呢？
init
- (id)init {
return _objc_rootInit(self);
}
id _objc_rootInit(id obj) {
return obj;
}
複製程式碼
init 的作用就是返回當前物件。這裡有個問題既然 init 只是返回當前物件，為什麼要多此一舉呢？
Apple給出的註釋：
In practice, it will be hard to rely on this function. Many classes do not properly chain -init calls.
意思是在實踐中，很難依靠這個功能。許多類沒有正確連結 init 呼叫。所以這個函式很可能不被呼叫。也許是歷史遺留問題吧。
new
+ (id)new {
return [callAlloc(self, false/*checkNil*/) init];
}
複製程式碼
所以說 UIView *view = [UIView new]; 和 UIView *view = [[UIView alloc]init]; 是一樣的。
dealloc
分析了物件的生成，我們現在看一下物件是如何被銷燬的。 dealloc 的實現如下：
- (void)dealloc {
_objc_rootDealloc(self);
}
void _objc_rootDealloc(id obj) {
assert(obj);
obj->rootDealloc();
}
inline void
objc_object::rootDealloc() {
if (isTaggedPointer()) return;// fixme necessary?
if (fastpath(isa.nonpointer&&
!isa.weakly_referenced&&
!isa.has_assoc&&
!isa.has_cxx_dtor&&
!isa.has_sidetable_rc))
{
assert(!sidetable_present());
free(this);
}
else {
object_dispose((id)this);
}
}
複製程式碼
rootDealloc 分為三種情況：
object_dispose
objc_destructInstance
我們先看 object_dispose 函式的原始碼：
id object_dispose(id obj) {
if (!obj) return nil;
objc_destructInstance(obj);
free(obj);
return nil;
}
複製程式碼
做了兩件事情：
objc_destructInstance
objc_destructInstance 的實現如下：
/***********************************************************************
* objc_destructInstance
* Destroys an instance without freeing memory.
* Calls C++ destructors.
* Calls ARC ivar cleanup.
* Removes associative references.
* Returns `obj`. Does nothing if `obj` is nil.
**********************************************************************/
void *objc_destructInstance(id obj)
{
if (obj) {
// Read all of the flags at once for performance.
bool cxx = obj->hasCxxDtor();//是否有解構函式
bool assoc = obj->hasAssociatedObjects();//是否有關聯物件
// This order is important.
if (cxx) object_cxxDestruct(obj);//呼叫解構函式
if (assoc) _object_remove_assocations(obj);//刪除關聯物件
obj->clearDeallocating();//清空引用計數表並清除弱引用表
}
return obj;
}
複製程式碼
objc_destructInstance 做了三件事情：
object_cxxDestruct _object_remove_assocations clearDeallocating
object_cxxDestruct
在原始碼中 object_cxxDestruct 的實現由 object_cxxDestructFromClass 完成。
static void object_cxxDestructFromClass(id obj, Class cls)
{
void (*dtor)(id);
// Call cls's dtor first, then superclasses's dtors.
for ( ; cls; cls = cls->superclass) {
if (!cls->hasCxxDtor()) return;
dtor = (void(*)(id))
lookupMethodInClassAndLoadCache(cls, SEL_cxx_destruct);
if (dtor != (void(*)(id))_objc_msgForward_impcache) {
if (PrintCxxCtors) {
_objc_inform("CXX: calling C++ destructors for class %s",
cls->nameForLogging());
}
(*dtor)(obj);
}
}
}
複製程式碼
這段程式碼的意思就是沿著繼承鏈逐層向上搜尋 SEL_cxx_destruct 這個 selector ，找到函式實現(void (*)(id)(函式指標)並執行。說白了就是找解構函式，並執行解構函式。
解構函式中書如何處理成員變數的？
objc_storeStrong(&ivar, nil) objc_destroyWeak(&ivar)
關於這個函式 Sunnyxx ARC下dealloc過程及.cxx_destruct的探究 中也有提到。
用一張圖表示 dealloc 的流程：
至於 dealloc 的呼叫時機，是跟引用計數器相關的。