探究Objective-C 之内存管理

文章目录

1. 引用计数 (Reference Counting)
2. 对象所有权（Object Ownership)
3. Autorelease
4. Automatic Reference Counting, ARC
5. 参考

引用计数 (Reference Counting)

Cocoa使用了引用计数（reference counting,也称为 retain counting)的技术来进行内存管理。每个对象都有一个integer成员变量，即引用计数(reference count 或 retain count)。

reference count 加一的情况：
- alloc/new/copy
- 发送 retain 消息给对象, 即调用 -（id) retain函数，如[car retain] ;
减一的情况：
- 发送 release 消息给对象, 与retain类似，调用 -（oneway void) release 函数, 如[car release]；

当count值=0时，将会自动给该对象发送一个dealloc消息，调用其dealloc函数，将其占用的内存返还给系统。千万不要直接调用dealloc，而应该由Objective-C来调。

对象所有权（Object Ownership)

一个对象包含指向其他对象的成员变量，则该对象对所指对象拥有所有权。
例如，对于Car对象，包含一个Engine* engine;成员变量

@interface Car
{
    Engine* engine;
}
@end

对于engine的accessor函数，则应该如此设置：

- (void) setEngine: (Engine *) newEngine
{
     [newEngine retain];
     [engine release];
     engine = newEngine;
}

即在accessor函数中，需要先retian新对象，再release旧对象，防止当newEngine与engine为同一对象时出现错误。

Autorelease

NSObject 提供了一个方法：

1	- (id) autorelease;

这个方法预定了在将来的某个时刻会调用release方法。当你发送一个autorelease消息给一个object时，实际上会将该object添加到 autorelease 池中，当这个池销毁时，池中的所有对象才会收到release消息。即相当于在NSAutorleasePool 类的dealloc函数中，将会给池中的每个对象都发送一个release消息。
例如：

- (NSString *) description
{
    NSString *description = [[NSString alloc] initWithFormat:@"I am %d years old", 4];
    return ([dscription autorelease]); // 而不是 return (description).
}

Autorelease 实际上只是把对release的调用延迟了，对于每个对象调用了Autorelease,系统只是把该Object放入到当前的Autorelease pool中，当该pool被释放时，才中的Object才会被调用release。

那么何时创建一个autorelease池呢？

对于每一个Runloop(一个UI事件、Timer Call、delegate call等)，系统会隐式创建一个 Autorelease pool，这样所有的 release pool 会构成一个栈，在每个Runloop结束时，其对应的当前栈顶的 Autorelease pool 会被销毁， pool里的每个Object会被release.

有两种方法：

1). 使用 @autoreleasepool

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 @autoreleasepool
{     
}

这样，所有在{}中的代码，都会被该池处理。对于内存非常敏感的计算，还可以嵌套。需要注意的是，所有在{}内的变量，不能在之外再使用。

2). 使用 NSAutoreleasePool 对象
例如：

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3

NSAutoreleasePool *pool = [NSAutoreleasePool new];
...
[pool release];

当你创建一个自动释放池(autorelease pool)时，它将自动变为活跃的池。autorelease 采用类似栈的形式进行存储，即新建的pool将
置于栈顶，为活跃的栈，之后的autorelease消息会将接收对象放置于栈顶的池中。
在Mac OSX 10.4之后，Objective-C提供了一个更好的-drain方法，其只清空池中的对象，但并不会销毁池子。

== 推荐使用第一种方法，因为其更快！==

Cocoa的内存管理规则

如果你使用new, alloc, copy 使得 retain count值为1，那么你需负责给其发送 release 或 autorelease 消息。
如果你使用了其他object的引用，假设其retain count 为1 且将会被autorelease即可。
如果你retain了一个object,你需要负责release或autorelease它。

获得方式	短期使用	长期使用
由new, alloc, copy生成	在使用完立即release	在dealloc中release
其他方式	啥都不用做	使用Retain获取，并在dealloc中release

举例：

1 2	NSMutableArray * array = [[NSMutableArray alloc] init]; // alloc, 需要手动release或autorelease [array release];

// 非alloc/new/copy，因此无需考虑release
NSMutableArray * array = [NSMutableArray arrayWithCapcity:17]; 
NSColor *color = [NSColor blueColor];
id object = [someArray objectAtIndex: i];

保持pool干净

一个例子：

int i;
for (i = 0; i< 10000000; i++)
{
    id object = [someArray objectAtIndex: i];
    NSString *desc = [object descrption];
    // and do something with the description
}

这种写法方式只会在整个循环后，autorelease pool再释放各desc字符串; 下面是改进的写法，手动每1000子释放一次pool:

NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
int i;
for (i = 0; i< 10000000; i++)
{
    id object = [someArray objectAtIndex: i];
    NSString *desc = [object descrption];
    // and do something with the description
    
    if(i % 1000 == 0)
    {
        [pool release]; // 主动释放
        pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init]; // 新建
    }
}
[pool release];

Automatic Reference Counting, ARC

与桌面系统不同，移动端需要更确切的垃圾回收时间，因此苹果对iOS提出了自动引用计数（ARC)来处理资源回收问题；当使用ARC后，可以正常的创建和使用object，由编译器在适当的地方补上retains和releases。
ARC不同于GC，GC是在运行时执行的，依据代码的执行，定期/不定期的检查；而ARC在编译时处理，补上retains和releases，系统并不
关心这些代码是由手写的还是由ARC补全的。

ARC只对3类 retainable object pointers(ROPs)起作用：

Block 指针；
Objective-C 对象指针；
__attribtue__((NSObject))标记的typedef .

所有其他的指针如 char*, CF对象如 CFStringRef，malloc c array等，都不是ARC支持的，需要自己手动处理。

使用ARC 需满足的3个条件

首先需要判断对象是否属于之前3类的ROPs;
需指出如何retain、release对象，即大部分需继承自NSObject；
提供传递对象ownership的方式。

有时使用weak reference更合适

强引用：当你的对象参与了所指对象的内存管理，称之为 strong reference
弱引用：如果不参与，称之为 weak reference, 弱引用可防止 retain cycles。例如在A中使用 @property(assgine) B* b;
B的引用计数加1， A的引用计数不会加1（强引用则都要加1），此时release A，由A release B就可以了。
对于弱引用，如果所指的对象已经被释放了，则系统会自动清理这个引用。
例如：

1 2	__weak NSString* myString; @property(weak) NSString* myString;

使用ARC时要注意：

property 不能一new开头，如 @property NSString newString 是非法的( *会报：`Property follows Cocoa naming convention for returning ‘owned’ objects 的错误)；

Ownership 拥有优先权

使用 __bridge 、__bridge_retained、__bridge_transfer 进行ROP对象和非ROP对象的转化。
在ARC管理时，不能调用的方法：
- 不能调用的方法： retain、retainCount、 release、 autorelease、 dealloc
- 不能重写的方法： retain、retainCount、release、 autorelease.
- NSAutoreleasePool也不能使用

参考

《Learn Objective C on the Mac 2nd Edition》