iOS内存管理

iOS程序的内存布局（由低到高）

保留段
代码段（_TEXT）
数据段（_DATA）
堆（heap）
栈（stack）
内核区

代码段：编译之后的代码
数据段：按如下由低到高分配

• 字符串常量，如NSString *str = @"abc" （常量区）
• 已初始化数据：已初始化的全局变量和静态变量等 (全局区)
• 未初始化数据未初始化的全局变量和静态变量等 (全局区)

栈：函数调用开销，比如局部变量。内存分配的内存空间越来越小
堆：通过alloc、malloc等动态分配的空间，分配的空间地址越来越大

Tagged Pointer

• 从64bit开始，iOS引入了Tagged Pointer技术，用于优化NSNumber、NSDate、NSString等小对象的存储
• 在没有使用Tagged Pointer之前，NSNumber等对象需要动态分配内存、维护引用计数等，NSNumber指针存储的是堆中NSNumber对象的地址值
• 使用Tagged Pointer之后，NSNumber指针里面存储数据编程了：Tag + Data，也就是将数据直接存储在了指针中
• 当指针不够存储数据时，才会使用动态分配内存的方式创建对象来存储数据
• objc_msgSend能识别Tagged Pointer，如果是Tagged Pointer，直接从指针提取数据，节省了以前的调用开销
• 判断是否Tagged Pointer
  iOS平台，最高有效位是1
  Mac平台，最低有效位是1

判断Tagged Pointer相关源码

#if TARGET_OS_OSX && __x86_64__
    // 64-bit Mac - tag bit is LSB
#   define OBJC_MSB_TAGGED_POINTERS 0
#else
    // Everything else - tag bit is MSB
#   define OBJC_MSB_TAGGED_POINTERS 1
#endif
#if OBJC_MSB_TAGGED_POINTERS
#   define _OBJC_TAG_MASK (1UL<<63)
#else
#   define _OBJC_TAG_MASK 1UL
#endif
static inline bool 
_objc_isTaggedPointer(const void * _Nullable ptr) 
{
    return ((uintptr_t)ptr & _OBJC_TAG_MASK) == _OBJC_TAG_MASK;
}

相关面试题

思考一下以下两段代码会发生什么事？有什么区别？

@property (strong, nonatomic) NSString *name;

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    dispatch_async(queue, ^{
        self.name = [NSString stringWithFormat:@"abcdefghijk"];
    });
}

@property (strong, nonatomic) NSString *name;

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    dispatch_async(queue, ^{
        self.name = [NSString stringWithFormat:@"abc"];
    });
}

第一段会报坏内存访问（EXC_BAD_ACCESS）异常，第二段正常运行
原因：第一段self.name的本质是调用[self setName:]方法，方法实质实现如下

- (void)setName:(NSString *)name{
    if (_name != name) {
        [_name release];
        _name = [name retain];
    }
}

当多个线程同时调用时，就会出现由于_name已经被释放但还继续调用[_name release]方法，造成坏内存访问，可以使用加锁方式解决该异常
第二段由于[NSString stringWithFormat:@"abc"]是个Tagged Ponter，采用的是直接赋值的方式，所以不会造成问题。

OC对象的内存管理

• 在iOS中，使用引用计数来管理OC对象的内存
• 一个新创建的OC对象引用计数默认是1，当引用计数减为0，OC对象会销毁，释放其占用的内存空间
• 调用retain会会让OC对象的引用计数+1，调用release会让OC对象的引用计数-1
• 内存管理经验总结：
  当调用alloc、new、copy、mutableCopy方法返回一个对象，在不需要这个对象时，要调用release或者autorelease来释放它

copy和mutableCopy

	NSString	NSMutableString	NSArray	NSMutableArray	NSDictionary	NSMutableDictionary
copy	浅拷贝	深拷贝	浅拷贝	深拷贝	浅拷贝	深拷贝
mutableCopy	深拷贝	深拷贝	深拷贝	深拷贝	深拷贝	深拷贝

深拷贝和浅拷贝的判断依据是有没有生成新的副本对象
总结：不可变对象的copy是浅拷贝，其他的均为深拷贝
自定义对象使用copy，要遵循NSCopying协议，实现copyWithZone:方法

ARC

• ARC的本质也是MRC， 只不过我们不用手动去管理引用计数，管理引用计数的相关代码由编译器（lvvm）帮我们生成了。ARC是编译器（lvvm）和Runtime机制（weak指针自动置nil）共同协调完成的。
• 在ARC环境下，我们需注意循环引用问题，一般使用weak或__unsafe_unretained解决循环引用。
• ARC 只能帮我们管理 Foudation 对象，非 Foundation 框架下的还是需要我们手动管理的，比如我们常用到 CoreFoundation，使用 CoreFoundation 时就需要注意是否分配了内存，如果分配了内存需要手动调用 free进行释放。以及 Foundation 对象转 CoreFoundation下的内存管理权的移交问题。