窥探 iOS 底层——Calloc 和 isa

2023-09-05 00:48:11

在上一篇文章中，我们探索了 iOS 对象的 alloc 和 init，以及对象是如何开辟内存和初始化的。这次，我们将继续深究一个有趣的问题：如果在对象身上增加一些属性，是否会影响内存的开辟？同时，我们还将研究一个遗留问题：通过 calloc 分配内存后，对象结构中的 isa 是如何关联到我们对象的内存地址的？

深入探索 Calloc

Calloc 函数是 C 语言标准库中的一个内存分配函数，它与 malloc 函数非常相似，但它有一个重要的区别：Calloc 在分配内存时会将分配的内存区域初始化为零。这对于需要处理敏感数据（如密码或财务信息）的程序来说非常有用，因为 calloc 可以确保在使用前将这些数据初始化为零，防止潜在的安全漏洞。

在 iOS 中，Calloc 函数被广泛用于分配对象的内存。当我们使用 alloc 方法为一个对象分配内存时，系统实际上是在调用 calloc 函数来完成这项任务。Calloc 会为对象分配一块连续的内存区域，并将该区域初始化为零。这确保了对象在初始化之前没有任何值，从而避免了潜在的错误和安全漏洞。

isa 指针的奥秘

isa 指针是一个指向对象所属类的指针，它存储在对象的内存结构中。isa 指针对于对象非常重要，因为它决定了对象的类型和行为。通过 isa 指针，我们可以获取对象所属的类，并调用该类的方法。

在 iOS 中，isa 指针的关联过程发生在对象的内存分配之后。当 calloc 为对象分配内存时，它会将分配的内存区域初始化为零，包括 isa 指针。随后，对象的构造函数会被调用，构造函数会将 isa 指针设置为指向对象的类。这确保了 isa 指针始终指向正确的类，从而保证对象能够正确地工作。

实例代码探索

为了更深入地理解 calloc 和 isa 指针的关联过程，我们编写了一个简单的 Objective-C 类来进行演示。这个类名为 MyObject，它只有一个属性：name。

@interface MyObject : NSObject {
    NSString *name;
}

@property (nonatomic, copy) NSString *name;

@end

@implementation MyObject

- (instancetype)init {
    self = [super init];
    if (self) {
        name = @"MyObject";
    }
    return self;
}

@end

在这个类中，我们使用 calloc 函数为对象分配内存，然后在构造函数中将 isa 指针设置为指向 MyObject 类。

- (instancetype)init {
    self = [super init];
    if (self) {
        // 使用 calloc 分配内存
        self = calloc(1, sizeof(MyObject));

        // 将 isa 指针设置为指向 MyObject 类
        self->isa = objc_getClass("MyObject");

        // 初始化 name 属性
        name = @"MyObject";
    }
    return self;
}