揭秘iOS底层：alloc、new与对象的创建
2023-12-03 01:27:04
深入揭秘 alloc 和 new：iOS 对象创建的幕后机制
前言
在 iOS 开发中，对象创建是一个至关重要的任务。alloc 和 new 是两个常用的方法，但它们在底层是如何运作的呢？本文将深入探究 alloc 和 new 的幕后机制，揭示它们在创建和管理对象时所扮演的角色。
alloc 与 new：异曲同工，各有千秋
alloc 和 new 都是创建对象的途径，但它们之间存在着一些细微差别。
- alloc 是一个类方法，它返回一个指向新对象的指针。
- new 是一个实例方法，它返回一个指向新对象的引用。
在大多数情况下，alloc 和 new 是等价的，但 new 隐式地调用了 alloc，因此从本质上来说，这两个方法最终都归结为 alloc。
alloc 的底层奥秘
当调用 alloc 时，以下步骤将依次发生：
- 查找类对象： 运行时首先找到与调用 alloc 的类关联的类对象。类对象包含有关类的元数据，包括其大小、方法和属性。
- 分配内存： 根据类对象中的大小信息，运行时分配一块内存。这块内存将成为新对象的居所。
- 初始化对象： 运行时调用对象的构造函数来初始化其成员变量。构造函数负责将对象置于一个已知的状态。
- 返回对象指针： 最后，运行时返回一个指向新对象的指针。这个指针可以用来访问和操作对象。
内存管理：堆上舞者
在 Objective-C 中，对象驻留在堆上。这意味着它们被存储在堆栈帧之外的内存区域中。堆栈用于存储临时数据，而堆则用于存储对象。
alloc 负责分配新对象的内存。当对象不再需要时，必须显式释放其内存。这可以通过调用对象的 dealloc 方法来实现。dealloc 方法负责释放对象占用的内存。
底层实现：运行时库的功劳
alloc 和 new 的底层实现取决于平台。在 iOS 上，alloc 和 new 都由运行时库提供。运行时库是一组管理内存和对象生命周期的 C 函数。
alloc 和 new 的 C 语言签名如下：
void *objc_msgSend(id self, SEL _cmd, ...);
其中：
self是接收消息的对象。对于类方法，这是类对象；对于实例方法，这是对象本身。_cmd是消息。对于 alloc，这是@selector(alloc)；对于 new，这是@selector(new)。...是可变数量的参数。对于 alloc 和 new，没有参数。
当调用 alloc 时，运行时库执行以下步骤：
- 根据类对象查找类元数据。
- 分配一块与类大小相同的内存。
- 将对象指针返回给调用方。
示例代码：亲身体验
以下示例代码展示了如何使用 alloc 和 new 来创建 NSString 类的实例：
// 使用 alloc
NSString *string1 = [NSString alloc];
// 使用 new
NSString *string2 = [[NSString alloc] init];
// 输出结果
NSLog(@"string1: %@", string1);
NSLog(@"string2: %@", string2);
输出：
string1: (null)
string2: (null)
请注意，输出结果为 (null)，因为我们没有显式初始化字符串的内容。
何时使用 alloc 和 new：微妙差别
通常情况下，使用 alloc 和 new 并没有明显的区别。然而，在某些场景中，使用 alloc 更具优势：
- 当需要对一个类进行子类化时。
- 当需要直接访问底层内存时。
- 当需要创建多个对象的数组时。
结论：掌握对象创建的精髓
通过深入理解 alloc 和 new 的底层机制，我们可以更好地掌握 iOS 中的对象创建过程。这些知识对于优化代码性能和避免内存泄漏至关重要。随着我们对底层原理的了解不断深入，我们能够更有效地开发出健壮、高效的 iOS 应用程序。
常见问题解答
-
alloc 和 new 的主要区别是什么？
- alloc 返回一个指针，而 new 返回一个引用。new 隐式地调用了 alloc。
-
对象是如何在堆上管理的？
- alloc 负责分配内存，dealloc 负责释放内存。
-
运行时库在 alloc 和 new 中扮演什么角色？
- 运行时库提供了一组管理内存和对象生命周期的 C 函数。
-
什么时候应该使用 alloc 而不用 new？
- 当需要对一个类进行子类化，直接访问底层内存或创建多个对象的数组时。
-
了解 alloc 和 new 的底层机制有什么好处？
- 可以优化代码性能，避免内存泄漏，并开发出更健壮、高效的应用程序。
