iOS 内存管理进阶

1. 基础知识

1. 可执行文件的内存结构

• .bss区，未初始化的全局变量和静态变量
• .data区，初始化的全局变量和静态变量
• stack区，临时变量，函数
• heap区，对象，在所有的线程，共享库，和动态加载的模块中被共享使用

1.1 全局变量和static变量区别
(static分两种，函数外或者函数内)

1. 主要在作用域上，全局变量不仅可以在当前文件中使用，static函数外类型只能在当前文件使用
2. static函数内(外也一样)变量会保存上一次修改的值

1.2 extern关键字
表示其他文件可以引用，与static意义正好相反
1.3 栈和堆内存分配与释放

名称	地址连续	分配/释放者	大小
栈	是一块连续内存，不会出现内存碎片	编译器分配/释放，效率较高	最大容积固定
堆	不连续内存，容易出现内存碎片	由程序员负责分配/释放，容易内存泄漏	最大容积受虚拟内存影响

1.4 内存分配

1. 虚拟地址 将程序代码或者数据分成若干个段()，每个段都有段名称+段内相对地址
2. 逻辑地址 段内相对地址(相对概念)
3. 物理地址 顾名思义，虚拟地址，在内存条上的物理映射

1.5 页面置换算法
LRU、FIFO

上边内容参考：内存管理

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2. iOS 内存管理知识

1. MRC
2. ARC
3. 属性关键字
4. 变量关键字
5. autoreleasepool
6. dealloc
7. 检测内存泄漏

3. 详细说明

1. MRC
   1.1 原则：谁创建谁释放，谁引用释放
   (换句话说，谁修改了对象的引用计数，谁就负责释放)

NSObject *a = [[NSObject alloc] init]; //引用计数为1
[a release];

1.2 引用计数

• alloc/init new copy mutableCopy会修改对象引用计数+1
• release 会引用计数-1
• autorelease 当autoreleasepool drain时，会对加入其中的对象调用release方法，然后引用计数-1
  1.3 MRC下property setter/getter方法

- (void)setData:(NSData *)data{
  if(_data != data){  //判断是不同对象再release，否则可能会先release，导致野指针
    [_data release]; // 释放之前对象
    _data = [data retain]; // 引用新对象，引用计数+1
  }
}

- (NSData *)data{
  return [[_data retain] autorelease]; //调用retain保证对象不被释放，调用autorelease保证对象在合适时机释放，这样调用方不需要负责释放
}

1.4 使用与不使用临时变量区别

@property (nonatomic, retain) NSObject  *property; 
...
NSObject * a = [[NSObject alloc] init]; 
self.property = a;
[a release]; //1. 对象执行结束后，对象引用计数为1

self.property = [[NSObject alloc] init]; // 2. 语句执行完毕后，对象引用计数为2

...
- (void) dealloc{
[_property release]; //若为1情况，release之后，引用计数为0，正常释放；若为2情况，release之后，引用计数为1，无法释放
_property = nil; 
}

1.5 retained return value和unretained return value

• alloc/init new copy mutableCopy 这些方法创建的都是retained return value，需要负责释放对象
• 其他工厂方法创建的都是unretained return value，不需要负责释放对象，如[NSArray array]方法，原因是该方法返回的对象是autorelease的，由autoreleasepool负责释放

2. ARC
   懂了MRC，ARC就非常容易理解，无非就是原来需要手动写release的地方，由编译器在编译时帮我们写了，让我们专注于业务代码，不care释放问题
   2.1. 知道编译器插入了什么代码
   (这个地方蛮复杂的，因为还有很多优化)，可以考虑在MRC下需要怎么释放，然后编译器就加了那部分代码

NSArray *array = [[NSArray alloc] init];
self.property = array;
// [array release]; //编译器会加入该行代码

2.2 ARC下函数的返回值
此处可参考clang文档: retained-return-values
总结来说就是，对于retained return value，其实就是MRC下alloc/init new copy mutableCopy这些方法创建的对象，编译器会retain，然后再release
对于unretained return value，编译器会做优化，在最坏的情况下使用autorelease，正常情况就是延长生命周期，然后在合适时间释放。
(此处解释不太透彻，需要生成编译之后源码，直接看源码才能清晰)

3. 属性关键字

3.1 总共有6个，分别是：
assign weak unsafe_unretained
retain strong copy
3个不修改引用计数的，3个修改引用计数的(copy也没有，但是有一个新的指针，可以理解成多了个引用，其实引用计数没变)
3.2 几个区别
3.2.1 weak 与 assign unsafe_unretained
都不修改引用计数，
weak对象，当对象引用计数为0时，指向该对象的指针变量会自动为nil，不会出现野指针，unsafe_unretained不会自动置为nil
assign 还可以修饰基础数据类型，其他两个不可以
3.2.2 strong 与 retain copy
strong与retain基本是一样的，只有一个区别
strong修饰的block会被copy，retain修饰的不会
copy 会生成一个新的指针变量指向原对象，一般NSString常用

4. 变量关键字[ARC下有效]

有四个，__unsafe__unretained __weak __strong __autoreleasing (__block特殊)
4.1 __strong，默认关键字，不过不会修改对象引用计数，只是表示一种owner关系

NSMutableArray * str = [[NSMutableArray alloc] init]; //不会崩溃，默认__strong
NSMutableArray * __unsafe_unretained str = [[NSMutableArray alloc] init]; //会崩溃，没有

4.2 __autoreleasing
一般用在二级指针和id *类型的对象(其实还是二级指针)
如NSError ** __autoreleasing error; 一般作为函数参数声明使用
(此处理解还不透彻)
4.3 __unsafe__unretained
能分析透彻下边代码；
{}表示，代码只在{}域内有效

id __unsafe_unretained obj1 = nil;
//    @autoreleasepool{ //打开autoreleasepool会崩溃
    
        {
            //        id  obj0 = [[NSMutableArray alloc] init];      //会崩溃
            //[NSMutableArray array] 会崩溃原因是：
            //objc_autoreleaseReturnValue函数会检查使用该函数的方法或函数调用方的执行命令列表，如果方法或函数的调用方在调用了方法或函数后紧接着调用objc_retainAutoreleasedReturnValue函数，那么就不将返回的对象注册到autoreleasepool中，而是直接传递到方法或函数的调用方
            //                id  obj0 = [NSMutableArray array]; // 会崩溃
            id  obj0 = [NSMutableArray arrayWithObjects:@"234", nil]; //不会崩溃，内部有retain
            
            [obj0 addObject:@"obj"];
            obj1 = obj0;
            NSLog(@"obj0 = %@", obj0);
        }
//    }

5. autoreleasepool

5.1 对象释放时机
出了{}域；
runloop每次循环结束
5.2 函数返回值
函数的返回值一般都是autorelease的
5.3 好处
在ARC下，可以让对象更快释放，其实相当于在{}内对每个对象调用了release方法，不用等到runloop走完再释放了
@autoreleasepool对[[obj alloc] init]生成的对象无效，因为只有[obj autorelease]的对象才会加入autoreleasepool
5.4 与指针置为nil对比
指针置为nil并不会释放对象，只是把指针变量置为空了，对象引用计数并没有受到影响

6. dealloc

6.1 变量置为nil
ARC下dealloc中一般是不用手动把对象置为nil的，编译器自动帮我们做了
6.2 ARC下dealloc中不要调super
MRC下[super dealloc]放在最下边一行，先让子类对象释放完毕
6.3 MRC下dealloc中变量释放使用实例变量
不要使用[self.property release]这种方式，因为防止父类和子类都重写了setter方法，那么子类中先释放，子类变成空，到父类释放时，还是要调用子类的setter方法，这时候子类已经不存在了。[经过我验证，这个情况没有发生，以后再探究]

7. 检测内存泄漏思路

7.1 使用工具
使用Leaks检测释放的内存，野指针之类
使用Allocations检测废弃的内存，有些无用的对象内存没有释放。[这个还没用过]
7.2 常见内存泄漏情况[我遇到的一些]
调用c方法时，要尤其注意

1. runtime操作，class_copyIvarList方法，用完后未调用free
2. 在类方法中，使用[self alloc] init]，换成类名
3. 使用sqlite3_exec方法，调用sqlite3_free方法
4. 使用NSUrlSession，在completionBlock中或者comlete delegate中，调用finishTaskAndInvalidate方法
5. NSTimer及时关闭
6. performSelector
7. oc和c互调

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补充的一些，参考LNLeaksFinder

8. NSNotificationCenter Block

7.3 代码检测的思路
得借用runtime，我想想

参考：
内存管理
引用计数原理
iOS内存泄漏自动检测工具PLeakSniffer