梦想风暴

版权声明：转载时请以超链接形式标明文章原始出处和作者信息及本声明
http://dreamhead.blogbus.com/logs/3751564.html

Allocator，熟悉编程的人一看到这个名字，自然就会把它与内存分配联系起来，再近一步，它通常是与对象初始化联系到一起。在《对象的生命》中，我讨论过对象初始化的过程，将它分为“分配内存”和“初始化对象”两个动作，Allocator主要就是承担分配内存的工作。

如果以Java之类可以合分配与初始化于一体的语言来实现Ruby，那是不是意味着可以将Allocator并入到初始化过程中去，从而将它从Ruby中消灭呢？我一开始确实这样想，但无情的现实总会恰如其分的站出来教育人。

与Ruby源码打交道，有一点需要谨记，我们面对的是两个层次的东西，一个是Ruby层次，一个是C层次。比如，在之前探讨过的关于Class的内容，属于定义在C层次上，而在Ruby代码中写的类都是定义在Ruby层次上。初读代码时，因为把二者混淆，所以，很长一段时间内，我都被它们之间恼人的关系说困扰。实际上，它们之间有如角色和演员，我们在“台上”看到的对象——Ruby对象，后面有一个真正的“表演者”——C对象。

如何将C层次的对象和Ruby层次的对象结合起来呢？

我们来看一下如何创建一个对象。我们知道，Ruby中也有“一切皆对象”的口号，类也不例外，所以在Ruby代码中创建对象，不像很多语言中那样有一个专门的new操作符，而是调用了类对象的一个new方法：
    MyClass.new

这个new方法在源码中是这样定义的：
rb_define_method(rb_cClass, "new", -1);
(object.c)

主要的内容实现在rb_class_new_instance：
VALUE
rb_class_new_instance(argc, argv, klass)
    int argc;
    VALUE *argv;
    VALUE klass;
{
    VALUE obj;

    obj = rb_obj_alloc(klass);
    rb_obj_call_init(obj, argc, argv);

    return obj;
}
(object.c)

在这个对象的方法中，我们可以清楚看见，“分配内存”（rb_obj_alloc）和“初始化对象”（rb_obj_call_init）两个过程。可想而知，rb_obj_call_init完成的是调用Ruby中的对象初始化方法——“initialize”，这里不再赘述。我们关注一下rb_obj_alloc。

这个方法实际上就是调用前面所提到的Allocator，由它完成对象的内存分配。如果不定义自己的Allocator，那么按照对象继承的关系，我们用到就是超类的方法，在Ruby中，最底层的Allocator定义在Object类中：
rb_define_alloc_func(rb_cObject, rb_class_allocate_instance);
(object.c)

其中rb_class_allocate_instance的实现如下：
static VALUE
rb_class_allocate_instance(klass)
    VALUE klass;
{
    NEWOBJ(obj, struct RObject);
    OBJSETUP(obj, klass, T_OBJECT);
    return (VALUE)obj;
}
(object.c)

NEWOBJ是一个内存分配的过程，OBJSETUP设置了这个对象的几个字段。

一般在Ruby层次上定义的类都不会有自己的Allocator，这段代码告诉我们，对于这样类的对象，在底层对应的就是一个RObject的结构，不同类对象之间的差异仅仅是klass字段。这也是我在《管窥Ruby——类的变量》中解释rb_ivar_set中真正的主干是T_OBJECT的原因。

其实，至此所有的故事都可以结束。但是，Ruby中还有许多定义在C层次上的类，找个堂皇点的理由，使用C层次上的类可以比这种用法效率上稍微有些优势，因为RObject的所有实例变量都放到st_table中，显然这种方式没有直接访问来得快：
struct RObject {
    struct RBasic basic;
    struct st_table *iv_tbl;
};
(ruby.h)

既然有定义C层次类的需求，那怎么才能把它加入到Ruby的体系之中呢？回头看看rb_class_new_instance，实际上，rb_obj_alloc和rb_obj_call_init这两个函数除了承担前面所说的工作之外，还有其它的角色，按照前面的讨论，要说的已经很清楚了，rb_obj_alloc用来初始化C层次的类，rb_obj_call_init用来初始化Ruby层次的类。

如果需要加入C层次的类，我们要做的就是加入一个Allocator，Ruby提供了这样一个函数：
void rb_define_alloc_func( VALUE classmod, VALUE(*func)() );

这里classmod表示一个Ruby层次上的类，而Allocator中定义一个C层次上的类，通过这段函数，我们就将它们关联了起来：

下面是一个例子，来自Array的实现：
rb_define_alloc_func(rb_cArray, ary_alloc);
(array.c)

ary_alloc的实现如下：
static VALUE
ary_alloc(klass)
    VALUE klass;
{
    NEWOBJ(ary, struct RArray);
    OBJSETUP(ary, klass, T_ARRAY);

    ary->len = 0;
    ary->ptr = 0;
    ary->aux.capa = 0;

    return (VALUE)ary;
}
(array.c)

回到最初的问题上，想让Allocator退出历史舞台还真不是一件容易的事情，因为它在分配内存之外，还扮演了初始化底层类的角色。如果采用相同的结构，即便用Java这样的语言可以避开内存分配，但底层类初始化的过程是无法避开的。当然，在这种情况下，还叫Allocator，名称上会有些歧义。