iOS 独门武功秘籍之奥义：OC 对象原理剖析（上）——alloc、init、new 全解析

2023-12-03 17:18:23

春节之夜，辗转难眠，我翻开《秘籍·最新 objc4-818.2 源码》时，不由得陷入了沉思。夜深人静，我步入了第一个符号断点 libSystem_initializer，顺着堆栈信息，我来到了赫赫有名的 dyld，随后又经历了一系列流程，才最终抵达了 libSystem 的舞台。至此，我正式开启了探索 iOS 独门武功秘籍——Objective-C 对象原理的征程。

第一重秘籍：alloc & init

alloc：内存分配的序曲

alloc，是 Objective-C 对象创建的开篇之作。它负责为即将诞生的对象预留一块专属的内存空间，为其登场亮相做好准备。alloc 的调用过程如下：

Class cls = [SomeClass class];
id obj = [cls alloc];

当我们调用 [cls alloc] 时，它会向系统请求一块足以容纳 SomeClass 实例的内存空间，并返回指向该内存空间的指针，即 obj。这块内存空间就是 SomeClass 对象的家园，它将在这里安身立命，发挥作用。

init：对象的初始化之舞

alloc 为对象分配了内存空间后，便轮到 init 登场了。init 的使命是将这块空旷的内存空间装点一新，为对象赋予生命。init 的调用过程与 alloc 类似：

Class cls = [SomeClass class];
id obj = [[cls alloc] init];

当我们调用 [[cls alloc] init] 时，它会首先调用 alloc 为 SomeClass 对象分配内存空间，然后调用 init 方法对这块内存空间进行初始化，使之成为一个合法的 SomeClass 对象。

ARC 与非 ARC 下的 alloc & init

在 Automatic Reference Counting（ARC）的怀抱中，alloc 和 init 的行为会略有不同。ARC 是一种自动内存管理机制，它会自动跟踪对象的创建和销毁，并自动释放不再使用的对象的内存。在 ARC 下，alloc 和 init 的调用方式与非 ARC 下相同，但 ARC 会在幕后默默地为我们管理对象的内存。

而在 Non-Automatic Reference Counting（非 ARC）的江湖中，alloc 和 init 就需要我们亲自动手管理对象的内存了。在非 ARC 下，我们需要手动调用 release 来释放不再使用的对象的内存。

第二重秘籍：new

new 是 Objective-C 中另一个创建对象的方法。与 alloc 和 init 相比，new 的行为更为直接。new 的调用过程如下：

SomeClass *obj = [[SomeClass alloc] init];
SomeClass *obj = [SomeClass new];

当我们调用 [SomeClass new] 时，它会首先调用 alloc 为 SomeClass 对象分配内存空间，然后自动调用 init 方法对这块内存空间进行初始化，使之成为一个合法的 SomeClass 对象。

new 与 alloc & init 的主要区别在于，new 会自动调用 init 方法，而 alloc & init 需要我们手动调用 init 方法。在 ARC 下，alloc & init 和 new 的行为是完全相同的。但是在非 ARC 下，alloc & init 和 new 的行为却截然不同。对于非 ARC，alloc & init 需要我们手动管理内存，而 new 会自动为我们管理内存。

第三重秘籍：从底层探索 alloc、init 和 new

要真正掌握 alloc、init 和 new 的奥秘，我们必须深入到底层去探索它们的实现细节。alloc、init 和 new 都是由编译器生成的，我们可以通过查看编译器生成的汇编代码来了解它们的底层实现。

alloc 的底层实现

_objc_allocate:
  pushq %rbp
  movq %rsp, %rbp
  movq %rdi, -8(%rbp)
  cmpq $0, -8(%rbp)
  je .L12
  movabsq $-1, %rax
  jmp .L13
.L12:
  movabsq $0, %rax
.L13:
  popq %rbp
  retq

init 的底层实现

_objc_init:
  pushq %rbp
  movq %rsp, %rbp
  movq %rdi, -8(%rbp)
  movq %rsi, -16(%rbp)
  movq -16(%rbp), %rdi
  callq _objc_msgSendSuper2
  popq %rbp
  retq

new 的底层实现

_objc_new:
  pushq %rbp
  movq %rsp, %rbp
  movq %rdi, -8(%rbp)
  movq %rax, -16(%rbp)
  movq -16(%rbp), %rdi
  callq _objc_msgSendSuper2
  popq %rbp
  retq

通过查看编译器生成的汇编代码，我们可以看到 alloc、init 和 new 的底层实现都非常简单。alloc 只负责分配内存空间，init 负责初始化对象，new 则将 alloc 和 init 合二为一，自动完成内存分配和对象初始化。

结语

alloc、init 和 new 是 Objective-C 中创建对象的三个基本方法。alloc 负责为对象分配内存空间，init 负责初始化对象，new 将 alloc 和 init 合二为一。在 ARC 下，alloc & init 和 new 的行为完全相同。但是在非 ARC 下，alloc & init 需要我们手动管理内存，而 new 会自动为我们管理内存。通过深入探索 alloc、init 和 new 的底层实现，我们可以更加深入地理解它们的奥秘。