自动引用计数

ARC

自动引用计数 ARC ：是指内存管理中对引用计数采取自动计数的计数。

苹果文档

ARC 是让编译器来进行内存管理。设置了 ARC 为有效状态，就无需再次键入 retain 或者 release 代码。降低了程序崩溃，内存泄漏等风险的风险的同时，很大程度减少了开发程序的工作量。编译器完全清楚目标对象，并能立刻释放那些不再使用的对象。

内存管理

• 自己生成的对象，自己所持有
• 非自己生成的对象，自己也可以持有
• 不再需要自己持有的对象时释放
• 非自己持有的对象无法释放
• autorelease 对象

对象操作	Objective-C 方法
生成并持有对象	alloc/new/copy/mutableCopy等方法
持有对象	retain
释放对象	release
废弃对象	dealloc

自己生成的对象，自己所持有

下列名称开头的方法名意味着自己生成的对象自己所持有。

• alloc
• new
• copy
• mutableCopy

实例代码

id obj = [NSObject new];

非自己生成的对象，自己也可以持有

用 alloc/new/copy/mutableCopy 以外的方法取得的对象，因为非自己生成并持有，所以不是该对象的持有者。但是我们可以持有它

实例代码：

// 取得非自己生成的对象
id obj = [NSMutableArray array];

// 持有非自己生成的对象
[obj retain];

不再需要自己持有的对象时释放

自己持有的对象，一旦不在需要，持有者有义务释放该对象，释放使用 release。
实例代码：

// 自己生成并持有对象
id obj = [[NSObject alloc] init];

// 释放对象
[obj release];

同理，用 alloc 方法由自己生成并持有的对象通过 release 方法就释放了。非自己生成而持有的对象，若用 retain 方法变为自己持有，也可以使用 release 方法释放。

// 取得非自己生成的对象
id obj = [NSMutableArray array];

// 持有对象
[obj retain];

// 释放对象
[obj release];

非自己持有的对象无法释放

释放非自己持有的对象会造成崩溃
实例代码:

// 自己生成并持有
id obj = [NSObject new];
// 释放持有对象
[obj release];
// 释放非自己持有的对象，因为之前已经释放了。crash ！！！
[obj release];

autorelease 对象

autorelease 对象可以达到对象存在但是自己又不持有的效果。如 [NSMutableArray array]

实现方案:

- (NSMutableArray *) array
{
      // 创建并持有对象
      id obj = [NSObject new];
      // 取得对象存在，但是自己不持有
     [obj autorelease];
     return obj;
}

autorelease 对象会被 autoreleasepool 所持有，在 runloop 休眠的时候会释放所持有的对象。

GUNstep 的计数实现

将引用计数存在对象占用的内存块头部的变量中。

• 在 Objective-C 的对象中存在引用计数这一个整数值。
• 调用 alloc 或是 retain 方法后，引用计数值加 1。
• 调用 release 后，引用计数减 1。
• 引用计数值为 0 时，调用 dealloc 方法废弃对象。

苹果的实现

苹果使用了散列表来管理引用计数。
对比：

GUNstep

• 少量代码即可完成。
• 能够统一管理引用计数用内存块与对象用内存快。

Apple

• 对象用内存快的分配无需考虑内存块头部。
• 引用计数表各记录中存在内存块地址，可以从各个记录追溯到各对象内存块。利于调试。

autorelease

autorelease 对象可以达到对象存在但是自己又不持有的效果。autorelease 对象离开作用域都将调用 release 实例方法。
具体使用(MRC)：

1. 生成并持有 NSAutoreleasePool 对象。
2. 调用已分配对象的 autorelease 实例方法。
3. 废弃 NSAutoreleasePool 对象。

实例代码：

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

ARC 规则

所有权修饰符

• __strong 修饰符
• __weak 修饰符
• __unsafe_unretained 修饰符
• __autorelease 修饰符

__strong 修饰符

__strong 是默认修饰符
__strong 修饰符表示对对象的强引用。持有强引用的变量在超出其作用域时被废弃，随着强引用失效，引用的对象会随之释放。

• 如果是自己生成的对象正常持有。
• 如果不是自己生成的对象，会自动加 retain 来持有。

__weak 修饰符

__strong 修饰符会造成循环引用问题，__weak 修饰符可以避免循环引用。__weak 不持有对象，在对象被释放的时候会自动设置为 nil。
__weak 修饰符只能用于 iOS 5 以上以及 OS X Lion 以上版本，其他版本需要使用 __unsafe_unretained 来替代。

__unsafe_unretained 修饰符

__unsafe_unretained 修饰符是不安全的所有权修饰符。尽管 ARC 是由编译器管理的，但是 __unsafe_unretained 修饰符修饰的变量不属于编译器的内存管理对象。
和 __weak 不持有对象一样。释放了不会被设置为 nil，会出现野指针的情况。

__autorelease 修饰符

在 ARC 下不能显示的调用 autorelease 方法，那么需要使用 __autorelease 修饰。
实例代码:

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

// ARC
@autoreleasepool{
  id __autorelease obj = [[NSObject alloc] init];
}

知识点:

1. 访问 weak 变量是必须访问注册到 autorelease 的对象，因为 weak 修饰符只持有对象的弱引用，而在访问过程中，该对象可能被废弃。如果把要访问的对象注册到 autoreleasepool 中，那么在 runloop 周期内都不会给释放。
2. id 的指针和对象的指针（如 NSError **）没有显示的修饰符那么默认是 __autorelease.

ARC 下编写代码规则

• 不能使用 retain / release / retainCount /autorelease。
• 不能使用 NSAllocateObject / NSDeallocateObject。
• 必须遵守内存管理的方法命名规则。
• 不要显式的调用 delloc。
• 使用 @autoreleasepool 块来替代 NSAutoreleasePool。
• 不能使用区域（NSZone）
• 对象型变量不能作为 C 语言结构体的成员。
• 显示转换 id 和 void *。

Toll-Free Bridge

Core Foundation 对象和 Objective-C 对象没有区别，不同之处只是由哪个框架生成对象， Core Foundation 对象可以转换成 Objective-C 对象来使用，转换过程称之为 Toll-Free Bridge。有以下几个关键字

• __bridge ：只做类型转换，但是不修改对象（内存）管理权。
• __bridge_retained：将Objective-C的对象转换为Core Foundation的对象，同时将对象（内存）的管理权交给我们，后续需要使用CFRelease或者相关方法来释放对象。
• __bridge_transfer：将Core Foundation的对象转换为Objective-C的对象，同时将对象（内存）的管理权交给ARC。

ARC 实现

strong 修饰符

编译器来管理，2 种情况

1. alloc/new/copy/mutableCopy等方法生成的对象，会自动插入 release方法。
2. 非情况 1 方法生成的对象，如 [NSMutableArray array] ，会分别插入objc_autoreleaseReturnValue和 objc_retainAutoreleasedReturnValue方法。

objc_autoreleaseReturnValue和objc_retainAutoreleasedReturnValue是成对出现的。在对象返回处调用objc_autoreleaseReturnValue，并且强引用的时候紧接着会调用objc_retainAutoreleasedReturnValue。
系统会对这个其中赋值过程进行优化。

过程图解.png

weak 修饰符

weak 对象流程

1. 初始化 weak：objc_initWeak
2. 改变 weak 值：objc_storeWeak
3. 释放 weak 值：objc_destroyWeak

Blocks

什么是 Blocks

Blocks 是 C 语言的扩充功能：带有局部变量的匿名函数。
其他语言中的 Blocks 的名称

语言	名称
C	Blocks
Smalltalk	Blocks
Ruby	Blocks
LISP	Lambda
Python	Lambda
C++	Lambda

语法

^ 返回值类型 参数列表{
  表达式
}

Blocks 变量

语法（用在属性，变量处）

返回值类型 (^ 变量名)参数列表

截获自动变量

• 普通变量获取值得内容
• 指针变量强引用指针对象

__block

截获的自动变量不能子啊 Blocks 块内被修改，需要加 __block 修饰符。

Blocks 的实现

一个 Blocks 被编译后会生成这么几个结构体

• __block_impx:包含了 isa，标志位，保留字段，执行的函数指针。
• __xxx_block_desc_x:包含了保留字段，block 的大小。
• xxx_block_impx_xxx：包含了上面 2 个成员。

x 表示由编译器决定的名字。

截获自动变量的原理

截获的变量，会在__block_impx 中生成相应的成员变量。普通变量值是拷贝值，指针则是强引用指针。

__block 修饰符

当用 __block 修饰符的时候，会多生成__Block_byref_val_x，包含了被捕获的值，isa，forwarding 指针等字段。
之所以可以在 block 内部修改 __block 变量因为生成这个结构体来包装了一层，通过这个结构体达到修改外部变量的目的。

forwarding 指针

当一个栈 block 执行出了作用域的时候，其捕获的 __block 变量也会出作用域，会出现野指针，如果把 __block 拷贝到堆上，这个时候这个 __block 变量也应该一同拷贝，需要有一个机制在被拷贝之后也会引用到系统的堆变量上。forwarding 指针就是做这个的，forwarding 在未被拷贝的时候始终指向自己，在拷贝之后 forwarding 指针会指向堆变量。防止了野指针的问题，也解决了拷贝之后的引用问题。

循环引用

在使用 block 由于捕获变量都是强引用的，所以需要注意循环引用。可以使用 weak 变量来避免循环引用。

更详细的内容可以看我另外一篇Block 博客

未完待续...