iOS 底层 day26 内存管理 引用计数器 weak指针

一、引用计数器

1. 引用计数器（retainCounter）保存在哪里

• 在 64bit 中，引用计数器可以直接存储在优化过的 isa 指针中
  isa 位域详情
• 当isa中的位域不够存储引用计数器时，存储在 SideTable 类中
  SideTable的结构

二、__weak 指针

1. __weak 、__strong、__unsafe_unretained 有什么区别？

• __strong：会对对象进行强引用，会使对象的引用计数器+1
• __weak ：不会改变对象的引用计数器，对象被释放时会被置为 nil，比较安全
• __unsafe_unretained：不会改变对象的引用计数器，对象被释放就会造成野指针，不安全，可能导致崩溃

2. __weak 、__strong、__unsafe_unretained 可以从代码的角度感受他们的不一样（打开 Zombie Objects）;

#import "Person.h"
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        __strong Person *person1;
        __weak Person *person2;
        __unsafe_unretained Person *person3;
        NSLog(@"begin");
        {
            Person *person = [[Person alloc] init];
            person1 = person;
//            person2 = person;
//            person3 = person;
        }
        NSLog(@"%@",person1);
//        NSLog(@"%@",person2);
//        NSLog(@"%@",person3);
        NSLog(@"end");
    }
    return 0;
}

3. __weak 指针在什么时候被置为nil?

• 我们从 objc4 源码中寻找答案，轨迹如下:① delloc ② objc_rootDealloc ③ rootDealloc ④ object_dispose ⑤ objc_destructInstance ⑥ clearDeallocating ⑦ clearDeallocating_slow ⑧weak_clear_no_lock

  
  rootDealloc

weak_clear_no_lock

• 我们从源码中得出：
• 当对象即将被销毁时，会调用对象的 dealloc 方法，在 dealloc 方法内部，会找到该对象在 SideTable 中的弱引用表，将它们置空，然后从 SideTable 中删除。

三、autorelease 自动释放池

1. 我们经常可以在 main 函数中看到 @autoreleasepool，这明显是一个编译器的语法糖，思考碰到这种语法糖，我们如何让它原形毕露？

• 我们可以通过指令将其转换成 C++代码，这样我们就能看到其本质代码了。
• xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m

转换后的 main 代码

• 我们可以看到 @autoreleasepool实际上被转换成了 __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; ，这句代码是作用是声明了一个结构体，那么 __AtAutoreleasePool 这个结构体有什么内容呢？

__AtAutoreleasePool 结构体

• 所以根据这个结构体的特性（需要一点点 C++知识），上述代码可以被我们这样理解：

main 函数的实际代码效果

2. objc_autoreleasePoolPush() 和 objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj) 这两个函数干了什么？

• 这两个函数的从我们编译后的 cpp 文件中只有声明，找不到实现，我们尝试从 objc4源码 中寻找他们的踪影。
• 在 NSObject.mm 我们发现了这两个函数的踪影
• 我们发现这两个函数内部涉及到一个很频繁的对象 AutoreleasePoolPage ，我需要理解它

3. AutoreleasePoolPage 的理解

AutoreleasePoolPage结构体的内部成员变量

• 从 AutoreleasePoolPage * const parent; 和 AutoreleasePoolPage *child; 这两个成员变量，我们可以大概得出，这个是一个双向链表。

4. AutoreleasePoolPage 的图解

• autorelease 对象： 是在 MRC 模式下，如下创建的对象：Person *person = [[[Person alloc] init] autorelease];
• 从 AutoreleasePoolPage 的 new方法中看到，每个AutoreleasePoolPage对象占用 4096 个字节内存，除了用来存放它内部的成员变量，剩下的空间来存放 autorelease 对象的地址
• 所有的AutoreleasePoolPage对象通过双向链表的形式连接在一起
• 一个AutoreleasePoolPage大概能存储 500个对象指针，当 AutoreleasePoolPage放满之后，会创建新的AutoreleasePoolPage，并将 child 指针指向新的AutoreleasePoolPage；将新的AutoreleasePoolPage parent 指针指向源 AutoreleasePoolPage；这样就形成了双向链表

AutoreleasePoolPage双向列表图解

5. 思考 MRC 环境下，下列代码在 AutoreleasePoolPage的存储情况

示例代码

• 存储结构情况

存储结构情况

• POOL_BOUNDARY 是标记位，本质上的值就是 0，它用于标记每个自动释放池的开始位置

• 我们还可以通过声明一个 Foundation 内部函数 ：extern void _objc_autoreleasePoolPrint(void);来从 Xcode 日志中查看自动释放池情况。

• 我们在 Person *p4 = [[[Person alloc] init] autorelease]; 后面加上代码_objc_autoreleasePoolPrint();

• 获得如下打印，印证我们上图的想法是正确的

objc[7180]: ##############
objc[7180]: AUTORELEASE POOLS for thread 0x1000d3dc0
objc[7180]: 7 releases pending.
objc[7180]: [0x10280e000]  ................  PAGE  (hot) (cold)
objc[7180]: [0x10280e038]  ################  POOL 0x10280e038
objc[7180]: [0x10280e040]       0x100637410  Person
objc[7180]: [0x10280e048]       0x100637470  Person
objc[7180]: [0x10280e050]  ################  POOL 0x10280e050
objc[7180]: [0x10280e058]       0x100637970  Person
objc[7180]: [0x10280e060]  ################  POOL 0x10280e060
objc[7180]: [0x10280e068]       0x100637990  Person
objc[7180]: ##############

5. 请问MRC 环境下，下面的person 什么时候释放？

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    @autoreleasepool {
        YYPerson *person = [[[YYPerson alloc] init] autorelease];
    }
    NSLog(@"%s", __func__);
}

• @autoreleasepool 大括号结束时马上释放，这就是我们前面学的知识

6. 请问MRC 环境下，下面的person 什么时候释放？

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    YYPerson *person = [[[YYPerson alloc] init] autorelease];
    NSLog(@"%s", __func__);
}

- (void)viewWillAppear:(BOOL)animated {
    [super viewWillAppear:animated];
    NSLog(@"%s", __func__);
}

- (void)viewDidAppear:(BOOL)animated {
    [super viewWillAppear:animated];
    NSLog(@"%s", __func__);
}

• 我们从打印结果来看 person会在 viewWillAppear 结束后才被释放
• 这是由于 RunLoop 造成的，每次 RunLoop一次循环任务结束，准备进入休眠的时候才会去释放该释放的对象。（感觉这点研究不够通彻）

四、ARC为我们做了什么？

1. ARC 为我们自动添加 release

main(){
    id a;
}

• 在 __Strong 类型的变量的作用域结束时，自动添加 release 函数

2. ARC 为我们自动添加 retain

main(){
    id a;
    __strong id b = a;
}

• 在 __Strong id b = a; 会自动对 a 进行 retain；然后结尾处自动添加两次 release 函数

3. 在 ARC 的环境下，下面 person 在什么时候释放？

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    YYPerson *person = [[YYPerson alloc] init] ;
    _objc_autoreleasePoolPrint();
    NSLog(@"%s", __func__);
}

• 我们从_objc_autoreleasePoolPrint();打印日志来看 person并没有加入到自动释放池中
• person 在 NSLog(@"%s", __func__); 之后被释放了
• 其实在 ARC 环境下，上述代码编译器会给我们在大括号结束处加上[person release] 这样的代码，所以才会有这种结果

4. ARC为我们做了什么？参考资料。

http://luoxianming.cn/2017/05/06/arc/