ARC的内存管理方式

2018-04-11 本文已影响0人 foreverSun_122

什么是ARC

ARC（自动引用计数）是一个编译期技术，介于垃圾回收（GC）和MRC之间，ARC让程序员不再需要书写retain/release/autorelease语句，runtime会维护一张引用计数表，编译器会在编译期在合适的位置自动给用添加retain/release/autorelease，它的特点是自动引用技术简化了内存管理的难度

ARC内存管理的思考方式：

ARC内存管理的思考方式与MRC一致。

自己生成的对象，自己持有
非自己生成的对象，自己也能持有
自己持有的对象，不再需要时，释放
非自己持有的对象无法释放

ARC代码编写规则

不能在程序中定义和使用：retain、release、autorelease和retainCount
使用@autoreleasepool代替NSAutoreleasePool
不用在dealloc中释放实例变量（可以在dealloc中释放资源），也不需要调用[super dealloc]

所有权修饰符

id类型：用于隐藏对象类型的类名部分，类似于C语言中的void*;
ARC有效时，id类型和对象类型必须加上所有权修饰符：

__strong修饰符
__weak修饰符
__unsafe_unretained修饰符
__autoreleasing修饰符

__strong修饰符

__strong修饰符是默认的修饰符

//两种方式是等价的
id obj = [[NSObject alloc]init];
id __strong obj = [[NSObject alloc]init]

特性：strong表示强引用，持有强引用的变量在超出其作用域时被废弃，随着强引用的失效，引用的对象会随之释放。

与自己生成并持有对象

//ARC有效
{
    //自己生成，自己持有，obj为强引用，持有变量
    id __strong obj = [[NSObject alloc]init];
    //todo
    .......
}
//超出作用域，强引用失效

//以上代码在ARC无效下等价于
{
    id obj = [[NSObject alloc]init];
    //todo
    ......
    [obj release];
}

2、取得非自己生成但持有的对象

//取得非自己生成的对象，obj为强引用，所以持有该对象
id __strong obj = [NSArray array];

3、附有__strong修饰符的变量可以相互赋值

//obj0持有对象A的强引用
id __strong obj0 = [[NSObject alloc]init];

//obj1持有对象B的强引用
id __strong obj1 = [[NSObject alloc]init];

//obj2不持有任何对象
id __strong obj2 = nil;

/*
 * obj0持有obj1赋值的对象B的强引用，对象B的持有者为obj0、obj1
 * obj0被赋值，原先持有的对象A的强引用失效，对象A的所有者不存在，因此对象A废弃
 */
obj0 = obj1;

/*
 * obj2持有obj0赋值的对象B的强引用
 * 对象B的持有者为：obj0、obj1、obj2
 */
obj2 = obj0;

4、附有__strong修饰符的变量作为方法的参数也能正确的管理其对象的所有者

总结：通过__strong修饰符，不必再次键入retain或release，完美地满足了“引用计数式内存管理的思考方式”。

__weak修饰符

__weak修饰符，提供弱引用，弱引用不能持有实例对象，可以避免循环引用

/*
 * 编译器会给警告
 * obj为弱引用，并不持有对象，生成的对象会被立即释放，所以会给警告
 */
id __weak obj = [[NSObject alloc]init];

//obj0强引用持有对象，obj1弱引用不持有对象
id __strong obj0 = [[NSObject alloc]init];
id __weak obj1 = obj0;

注：在持有某对象的弱引用时，若该对象被废弃，则弱引用自动失效，且处于nil被赋值的状态（空弱引用）

__unsafe_unretained修饰符

__unsafe_unretained是不安全的修饰符，修饰的变量不属于编译器的内存管理对象，同__weak修饰符一样，不能持有实例对象

/*
 * 编译器警告，obj不持有NSObject对象
 */
id __unsafe_unretained obj = [[NSObject alloc]init];

id __unsafe_unretained obj1 = nil;
{
    //obj0强引用NSObject对象
    id __strong obj0 = [[NSObject alloc]init];
    //obj1不持有NSObject对象
    obj1 = obj0;
    NSLog(@"A:%@",obj1);
}
/*
 * obj0变量超出作用域，强引用失效，释放持有变量
 * obj0指向的对象被废弃（悬垂指针），成为僵尸对象
 */
NSLog(@"B:%@",obj1);

执行结果:
A: <NSObject: 0x753e180>
B: <NSObject: 0x753e180>

最后一行NSlog，碰巧正常运行。因为obj0指向的对象已经被废弃，不能被访问

为什么要有__unsafe_unretained修饰符？

在iOS4以及OS X Snow Leopard的应用程序中，必须使用__unsafe_retained修饰符来代替__weak，__unsafe_unretained修饰的对象赋值给__strong修饰符的变量时，必须保证被赋值对象确实存在。

__autoreleasing修饰符

ARC无效时

NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc]init];
id obj = [[NSObject alloc]init];
[obj autorelease];
[pool drain];

ARC有效时，代码写为

//ARC指定“@autoreleasepool块”来替代“NSAutoReleasePool类对象生成、持有以及废弃”这一范围
@autoreleasepool {
    //添加__autoreleasing修饰符来代替调用autorelease方法
    id __autoreleasing obj = [[NSObject alloc]init];
}

非显示使用__autorelease的情况

__autoreleasing和__strong一样通常都不会显示添加。

ARC有效时，在取得非自己生成并持有的对象时，编译器会检查方法名是否以alloc/new/copy/mutableCopy开始，如果不是则自动将返回的对象值注册到autoreleasepool中。

@autoreleasepool {
    // 变量为强引用，所以自己持有对象
    //但编译器判断其方法名后，自动将其注册到autoreleasepool
    id __strong obj = [NSMutableArray array];
}

非alloc/new/copy/mutableCopy开头的非自己生成但持有的方法中定义的对象

+ (id)array
{
    //obj生成并持有对象，强引用
    id obj = [[NSMutableArray alloc]init];
    //强引用在obj超出作用域后会释放对象，但是该对象又作为返回值不能被释放，所以编译器会自动注册到autoreleasepool中
    return obj;
}

//得到的是注册到autoreleasepool中的对象
id obj = [NSMutableArray array];

访问__weak修饰的对象，实际上访问的是注册到autoreleasepool中的对象

id __weak obj1 = obj0;
NSLog(@"class = %@", [obj1 class])

//等价于

id __weak obj1 = obj0;
id __autoreleasing tmp = obj1;
NSLog(@"class = %@", [tmp class]);

__weak修饰的对象为弱引用，在访问时可能会随时被废弃，只要把对象注册到autoreleasepool中，就能在@autoreleasepool块结束前确保对象存在

id的指针或者NSObject的指针没有显示指定时，会被默认被附上__autoreleasing修饰符

//id的指针
id *obj;
id __autoreleasing *obj;

//对象的指针
NSError **error;
NSError * __autoreleasing *error;

- (BOOL)performOperationWithError:(NSError **)error;

//error为对象指针，所以默认修饰符是__autoreleasing；
- (BOOL)performOperationWithError:(NSError *__autoreleasing *)error {
    *error = [[NSError alloc] initwithDomain:MyApplication code:errorCode userInfo:nil];
    return NO

}

这里- (BOOL)performOperationWithError:(NSError **)error;与除alloc/new/copy/mutableCopy外的其他非自己生成但持有的方法一样，{}里[[NSError alloc] initwithDomain:MyApplication code:errorCode userInfo:nil]生成的对象因为超出作用域后会释放对象，所以编译器会将其放入到autoreleasepool中，所以这里的alloc方法生成的对象（理论上是__strong修饰的对象）能够正常赋值给__autoreleasing修饰的*error

注：赋值给对象指针时，所有权修饰符必须一致

//默认是__strong
NSError *error = nil;
//默认是__autoreleasing
NSError **pError = &error;  //报错

NSError * __autoreleasing *pError1 = &error;    //不报错

//不报错
NSError _strong *error = nil;
BOOL result = [obj performOperationWithError:&error];

上面的error是__strong修饰的，但是performOperationWithError:里的参数是__autoreleasing修饰的，但是没有因修饰符不一致而报错，原因是编译器做了如下转换：

NSError __strong *error = nil;
NSError __autoreleasing *tmp = error;
BOOL result = [obj performOperationWithError:&tmp];

注：显示指定__autoreleasing时要注意，对象变了要为自动变量（包括局部变量、函数以及方法参数）

总结：

__strong、__weak以及__autoreleasing修饰的变量初始值默认为nil
自己生成并持有的对象，即以alloc/new/copy/mutableCopy开头的方法生成的对象，编译器默认给变量添加修饰符__strong
非自己生成但持有的对象，编译器默认给变量添加修饰符__autoreleasing
非自己生成但持有对象的方法中返回的值默认是__autoreleasing
id指针和对象指针默认是__autoreleasing
__weak用于避免循环引用，在对象废弃时，自动降变量置为nil
__unsafe_unretained在iOS4中用来替代__weak，但是在对象被废弃时，不会将变量置为nil，因此在将__unsafe_unretained修饰的变量赋值给__strong修饰的变量时要确保对象是否存在
修饰符是ARC时才用的，MRC没有修饰符
修饰符用于实例变量、自动变量等变量的声明，不能用于属性

参考资料：

Objective-C高级编程iOS与OS X多线程和内存管理