iOS开发面试拿offer攻略之内存管理篇

2021-09-26  本文已影响0人  iOS丶lant

一、在 Obj-C中，如何检测内存泄漏？你知道哪些方式？

目前我知道的方式有以下几种

· Memory Leaks

· Alloctions

· Analyse

· Debug Memory Graph

· MLeaksFinder

泄露的内存主要有以下两种：

· Laek Memory这种是忘记 Release操作所泄露的内存。

· Abandon Memory这种是循环引用，无法释放掉的内存。

上面所说的五种方式，其实前四种都比较麻烦，需要不断地调试运行，第五种是腾讯阅读团队出品，效果 好一些

二、在MRC下如何重写属性的Setter和Getter_.md

setter

getter

重写dealloc

三、循环引用

循环引用的实质：多个对象相互之间有强引用，不能释放让系统回收。 如何解决循环引用？

1、避免产生循环引用，通常是将strong引用改为weak引用。 比如在修饰属性时用weak 在block内调用对象方法时，使用其弱引用，这里可以使用两个宏

还可以使用__block来修饰变量 在MRC下，__block不会增加其引用计数，避免了循环引用 在ARC下，__block修饰对象会被强引用，无法避免循环引用，需要手动解除。

2、在合适时机去手动断开循环引用。

通常我们使用第一种。

（1）、代理(delegate)循环引用属于相互循环引用

delegate是 iOS中开发中比较常遇到的循环引用，一般在声明 delegate的时候都要使用弱引用 weak,或者assign,当然怎么选择使用 assign还是 weak，MRC的话只能用 assign，在 ARC的情况下最好使用 weak，因为weak修饰的变量在释放后自动指向 nil，防止野指针存在

（2）、NSTimer循环引用属于相互循环使用

在控制器内，创建 NSTimer作为其属性，由于定时器创建后也会强引用该控制器对象，那么该对象和定时 器就相互循环引用了。

如何解决呢？

这里我们可以使用手动断开循环引用： 如果是不重复定时器，在回调方法里将定时器 invalidate并置为 nil即可。 如果是重复定时器，在合适的位置将其 invalidate并置为 nil即可

（3）、block循环引用

一个简单的例子：

由于block会对block中的对象进行持有操作,就相当于持有了其中的对象，而如果此时block中的对象又 持有了该block，则会造成循环引用。 解决方案就是使用__weak修饰self即可

并不是所有block都会造成循环引用。 只有被强引用了的block才会产生循环引用 而比如dispatch_async(dispatch_get_main_queue(),^{}),[UIViewanimateWithDuration:1 animations:^{}]这些系统方法等 或者block并不是其属性而是临时变量,即栈block

还有一种场景，在block执行开始时self对象还未被释放，而执行过程中，self被释放了，由于是用weak修饰的，那么weakSelf也被释放了，此时在block里访问weakSelf时，就可能会发生错误(向nil对象发消息并不会崩溃，但也没任何效果)。

对于这种场景，应该在block中对对象使用__strong修饰，使得在block期间对对象持有，block执行结束后，解除其持有。

四、说一下什么是悬垂指针？什么是野指针?

悬垂指针 指针指向的内存已经被释放了，但是指针还存在，这就是一个悬垂指针或者说迷途指针

野指针 没有进行初始化的指针，其实都是野指针

五、说一下对Strong，Weak，assign，copy，__unsafe_unretain，__autoreleasing关键字的理解

Strong

Strong修饰符表示指向并持有该对象，其修饰对象的引用计数会加1。该对象只要引用计数不为0就不会被销毁。当然可以通过将变量强制赋值nil来进行销毁。

Weak

weak修饰符指向但是并不持有该对象，引用计数也不会加1。在Runtime中对该属性进行了相关操作，无需处理，可以自动销毁。weak用来修饰对象，多用于避免循环引用的地方。weak不可以修饰基本数据类型。

assign

assign主要用于修饰基本数据类型，

例如NSInteger，CGFloat，存储在栈中，内存不用程序员管理。assign是可以修饰对象的，但是会出现问题。

copy

copy关键字和strong类似，copy多用于修饰有可变类型的不可变对象NSString,NSArray,NSDictionary上。

__unsafe_unretain

__unsafe_unretain类似于weak，但是当对象被释放后，指针已然保存着之前的地址，被释放后的地址变为僵尸对象，访问被释放的地址就会出问题，所以说他是不安全的。

__autoreleasing

将对象赋值给附有__autoreleasing修饰的变量等同于ARC无效时调用对象的autorelease方法,实质就是扔进了自动释放池。

六、是否了解深拷贝和浅拷贝的概念，集合类深拷贝如何实现

简而言之：

1、对不可变的非集合对象，copy是指针拷贝，mutablecopy是内容拷贝

2、对于可变的非集合对象，copy，mutablecopy都是内容拷贝

3、对不可变的数组、字典、集合等集合类对象，copy是指针拷贝，mutablecopy是内容拷贝

4、对于可变的数组、字典、集合等集合类对象，copy，mutablecopy都是内容拷贝

但是，对于集合对象的内容复制仅仅是对对象本身，但是对象的里面的元素还是指针复制。要想复制整个集合对象，就要用集合深复制的方法，有两种：

（1）使用 initWithArray:copyItems:方法，将第二个参数设置为 YES即可

（2）将集合对象进行归档（archive）然后解归档（unarchive）：

七、使用自动引用计数应遵循的原则

1.不能使用 retain、release、retainCount、autorelease。

2.不可以使用 NSAllocateObject、NSDeallocateObject。

3.必须遵守内存管理方法的命名规则。

4.不需要显示的调用 Dealloc。

5.使用 @autoreleasePool来代替 NSAutoreleasePool。

6.不可以使用区域 NSZone。

7.对象性变量不可以作为C语言的结构体成员。

8.显示转换 id和 void*。

八、能不能简述一下 Dealloc的实现机制

Dealloc的实现机制是内容管理部分的重点，把这个知识点弄明白，对于全方位的理解内存管理的只是很有必要。

1.Dealloc调用流程

（1）.首先调用 _objc_rootDealloc()

（2）.接下来调用 rootDealloc()

（3）.这时候会判断是否可以被释放，判断的依据主要有 5个，判断是否有以上五种情况

NONPointer_ISA

weakly_reference

has_assoc

has_cxx_dtor

has_sidetable_rc

如果有以上五中任意一种，将会调用 object_dispose()方法，做下一步的处理。

如果没有之前五种情况的任意一种，则可以执行释放操作，C函数的 free()。

执行完毕。

2.object_dispose()调用流程。

（1）.直接调用 objc_destructInstance()。

（2）.之后调用 C函数的 free()。

3.objc_destructInstance()调用流程

（1）.先判断 hasCxxDtor，如果有 C++的相关内容，要调用 object_cxxDestruct()，销毁 C++相关的内容。

（2）.再判断 hasAssocitatedObjects，如果有的话，要调用 object_remove_associations()，销毁关联对象的一系列操作。

（3）.然后调用 clearDeallocating()。

（4）.执行完毕。

4.clearDeallocating()调用流程。

（1）.先执行 sideTable_clearDellocating()。

（2）.再执行 weak_clear_no_lock,在这一步骤中，会将指向该对象的弱引用指针置为 nil。

（3）.接下来执行 table.refcnts.eraser()，从引用计数表中擦除该对象的引用计数。

（4）.至此为止，Dealloc的执行流程结束。

九、内存中的5大区分别是什么？

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栈区（stack）：由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。

堆区（heap）：一般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时可能由 OS回收。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表。

全局区（静态区）（static）：全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。 -程序结束后由系统释放。

文字常量区：常量字符串就是放在这里的。程序结束后由系统释放。

程序代码区：存放函数体的二进制代码。

十、内存管理默认的关键字是什么？

MRC

ARC

如果改为基本数据类型，那就是assign。

十一、内存管理方案

taggedPointer：存储小对象如 NSNumber。深入理解 Tagged Pointer

NONPOINTER_ISA(非指针型的 isa):在 64位架构下，isa指针是占 64比特位的，实际上只有 30多位就 已经够用了，为了提高利用率，剩余的比特位存储了内存管理的相关数据内容。

散列表：复杂的数据结构，包括了引用计数表和弱引用表，通过 SideTables()结构来实现的，SideTables()结构下，有很多 SideTable的数据结构。而 sideTable当中包含了自旋锁，引用计数表，弱引用表。 SideTables()实际上是一个哈希表，通过对象的地址来计算该对象的引用计数在哪个 sideTable中。

自旋锁：

自旋锁是“忙等”的锁。 适用于轻量访问。 引用计数表和弱引用表实际是一个哈希表，来提高查找效率。

十二、内存布局

栈(stack):方法调用，局部变量等，是连续的，高地址往低地址扩展

堆(heap):通过 alloc等分配的对象，是离散的，低地址往高地址扩展，需要我们手动控制

未初始化数据(bss):未初始化的全局变量等

已初始化数据(data):已初始化的全局变量等

代码段(text):程序代码

64bit和32bit下long和char所占字节是不同的

char：1字节（ASCII2=256个字符）

char*（即指针变量）:4个字节（32位的寻址空间是2,即32个bit，也就是4个字节。同理64位编译器为8个字节）

shortint:2个字节范围-2～>2即-32768～>32767

int：4个字节范围-2147483648～>2147483647

unsignedint:4个字节

long:4个字节范围和int一样64位下8个字节，范围-9223372036854775808～9223372036854775807

longlong:8个字节范围-9223372036854775808～9223372036854775807

unsignedlonglong:8个字节最大值：1844674407370955161

float:4个字节

double:8个字节

static、const和sizeof关键字

static关键字

答：Static的用途主要有两个，一是用于修饰存储类型使之成为静态存储类型，二是用于修饰链接属性使 之成为内部链接属性。

(1)、静态存储类型：

在函数内定义的静态局部变量，该变量存在内存的静态区，所以即使该函数运行结束，静态变量的值不会 被销毁，函数下次运行时能仍用到这个值。

在函数外定义的静态变量——静态全局变量，该变量的作用域只能在定义该变量的文件中，不能被其他文 件通过 extern引用。

(2)、内部链接属性

静态函数只能在声明它的源文件中使用。

const关键字

1、声明常变量，使得指定的变量不能被修改。

2、修饰函数形参，使得形参在函数内不能被修改，表示输入参数。 如

3、修饰函数返回值，使得函数的返回值不能被修改。

sizeof关键字

sizeof是在编译阶段处理，且不能被编译为机器码。sizeof的结果等于对象或类型所占的内存字节数。 sizeof的返回值类型为size_t。

变量：inta;sizeof(a)为4；

指针：int*p;sizeof(p)为4；

数组：intb[10];sizeof(b)为数组的大小，4*10；intc[0];sizeof(c)等于0

结构体：struct(inta;charch;)s1;sizeof(s1)为8与结构体字节对齐有关。

对结构体求sizeof时，有两个原则：

注意：不能对结构体中的位域成员使用sizeof

sizeof(void)等于1

sizeof(void*)等于4

十三、讲一下 iOS内存管理的理解

实际上是三种方案的结合

1.TaggedPointer（针对类似于NSNumber的小对象类型）

2.NONPOINTER_ISA（64位系统下）

*第一位的 0或 1代表是纯地址型 isa指针，还是 NONPOINTER_ISA指针。

*第二位，代表是否有关联对象

*第三位代表是否有 C++代码。

*接下来 33位代表指向的内存地址

*接下来有弱引用的标记

*接下来有是否 delloc的标记....等等

3.散列表（引用计数表、weak表）

*SideTables表在非嵌入式的 64位系统中，有 64张 SideTable表

*每一张 SideTable主要是由三部分组成。自旋锁、引用计数表、弱引用表。

*全局的引用计数之所以不存在同一张表中，是为了避免资源竞争，解决效率的问题。

*引用计数表中引入了分离锁的概念，将一张表分拆成多个部分，对他们分别加锁，可以实现并发操 作，提升执行效率

十四、讲一下 @dynamic关键字？

@dynamic意味着编译器不会帮助我们自动合成setter和getter方法。我们需要手动实现、这里就涉及到Runtime的动态添加方法的知识点。

十五、简要说一下 @autoreleasePool的数据结构？

简单说是双向链表，每张链表头尾相接，有 parent、child指针 每创建一个池子，会在首部创建一个哨兵对象,作为标记 最外层池子的顶端会有一个 next指针。当链表容量满了，就会在链表的顶端，并指向下一张表。

十六、访问 __weak修饰的变量，是否已经被注册在了 @autoreleasePool中？为什么？

答案是肯定的，__weak修饰的变量属于弱引用，如果没有被注册到@autoreleasePool中，创建之后也就 会随之销毁，为了延长它的生命周期，必须注册到@autoreleasePool中，以延缓释放。

十七、retain、release的实现机制？

1.Retain的实现机制。

2.Release的实现机制。

二者的实现机制类似，概括讲就是通过第一层hash算法，找到指针变量所对应的sideTable。然后再通过一层hash算法，找到存储引用计数的size_t，然后对其进行增减操作。retainCount不是固定的1，SIZE_TABLE_RC_ONE是一个宏定义，实际上是一个值为4的偏移量。

十八、MRC（手动引用计数）和ARC(自动引用计数)

1、MRC：alloc，retain，release，retainCount,autorelease,dealloc

2、ARC：

*ARC是 LLVM和 Runtime协作的结果

*ARC禁止手动调用 retain，release，retainCount,autorelease关键字

*ARC新增 weak，strong关键字

3、引用计数管理：

alloc:经过一系列函数调用，最终调用了 calloc函数，这里并没有设置引用计数为 1

retain:经过两次哈希查找，找到其对应引用计数值，然后将引用计数加 1(实际是加偏移量)

release：和 retain相反，经过两次哈希查找，找到其对应引用计数值，然后将引用计数减 1

4、弱引用管理：

*添加 weak变量: 通过哈希算法位置查找添加。如果查找对应位置中已经有了当前对象所对应的弱引用数组，就把新的弱引用变量添加到数组当中；如果没有，就创建一个弱引用数组，并将该弱引用变量添加到该数组中。

*当一个被 weak修饰的对象被释放后，weak对象怎么处理的？ 清除 weak变量，同时设置指向为 nil。当对象被 dealloc释放后，在 dealloc的内部实现中，会调用弱引用清除的相关函数，会根据当前对象指针查找弱引用表，找到当前对象所对应的弱引用数组，将数组中的所有弱引用指针都置为 nil。

5、自动释放池：

在当次 runloop将要结束的时候调用 objc_autoreleasePoolPop，并 push进来一个新的 AutoreleasePool

AutoreleasePoolPage是以栈为结点通过双向链表的形式组合而成，是和线程一一对应的。 内部属性有 parent，child对应前后两个结点，thread对应线程，next指针指向栈中下一个可填充的位置。

*AutoreleasePool实现原理？

编译器会将@autoreleasepool{}改写为：

*objc_autoreleasePoolPush： 把当前next位置置为nil，即哨兵对象,然后next指针指向下一个可入栈位置，AutoreleasePool的多层嵌套，即每次objc_autoreleasePoolPush，实际上是不断地向栈中插入哨兵对象。

*objc_autoreleasePoolPop:

根据传入的哨兵对象找到对应位置。给上次push操作之后添加的对象依次发送release消息。 回退next指针到正确的位置。

十九、BAD_ACCESS在什么情况下出现?

访问了已经被销毁的内存空间，就会报出这个错误。 根本原因是有悬垂指针没有被释放。

二十、autoReleasePool什么时候释放?

App启动后，苹果在主线程RunLoop里注册了两个Observer，其回调都是_wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler()。

第一个Observer监视的事件是 Entry(即将进入Loop)，其回调内会调用_objc_autoreleasePoolPush()创建自动释放池。其order是-2147483647，优先级最高，保证创建释放池发生在其他所有回调之前。

第二个Observer监视了两个事件：BeforeWaiting(准备进入休眠)时调用_objc_autoreleasePoolPop()和_objc_autoreleasePoolPush()释放旧的池并创建新池；Exit(即将退出Loop)时调_objc_autoreleasePoolPop()来释放自动释放池。这个Observer的order是2147483647，优先级最低，保证其释放池子发生在其他所有回调之后。

二十一、ARC自动内存管理的原则

*自己生成的对象，自己持有

*非自己生成的对象，自己可以持有

*自己持有的对象不再需要时，需要对其进行释放

*非自己持有的对象无法释放

二十二、ARC在运行时做了哪些工作？

*主要是指 weak关键字。weak修饰的变量能够在引用计数为 0时被自动设置成nil，显然是有运行时逻辑在工作的。

*为了保证向后兼容性，ARC在运行时检测到类函数中的 autorelease后紧跟其后 retain，此时不直接调用对象的 autorelease方法，而是改为调用 objc_autoreleaseReturnValue。objc_autoreleaseReturnValue会检视当前方法返回之后即将要执行的那段代码，若那段代码要在返回对象上执行 retain操作，则设置全局数据结构中的一个标志位，而不执行 autorelease操作，与之相似，如果方法返回了一个自动释放的对象，而调用方法的代码要保留此对象，那么此时不直接执行 retain，而是改为执行 objc_retainAoutoreleasedReturnValue函数。此函数要检测刚才提到的标志位，若已经置位，则不执行 retain操作，设置并检测标志位，要比调用autorelease和 retain更快。

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二十三、ARC在编译时做了哪些工作

根据代码执行的上下文语境，在适当的位置插入retain，release

二十四、ARC的 retainCount怎么存储的？

存在64张哈希表中，根据哈希算法去查找所在的位置，无需遍历，十分快捷

散列表（引用计数表、weak表）

-SideTables表在非嵌入式的64位系统中，有64张SideTable表

-每一张SideTable主要是由三部分组成。自旋锁、引用计数表、弱引用表。

-全局的引用计数之所以不存在同一张表中，是为了避免资源竞争，解决效率的问题。

-引用计数表中引入了分离锁的概念，将一张表分拆成多个部分，对他们分别加锁，可以实现并发操作， 提升执行效率

引用计数表（哈希表）

通过指针的地址，查找到引用计数的地址，大大提升查找效率

通过 DisguisedPtr(objc_object)函数存储，同时也通过这个函数查找，这样就避免了循环遍历。

二十五、__weak属性修饰的变量，如何实现在变量没有强引用后自动置为 nil？

用的弱引用 - weak表。也是一张哈希表。

被 weak修饰的指针变量所指向的地址是 key，所有指向这块内存地址的指针会被添加在一个数组里， 这个数组是 Value。当内存地址销毁，数组里的所有对象被置为 nil。

二十六、__weak和 _Unsafe_Unretain的区别？

weak修饰的指针变量，在指向的内存地址销毁后，会在 Runtime的机制下，自动置为 nil。_Unsafe_Unretain不会置为 nil，容易出现悬垂指针，发生崩溃。但是 _Unsafe_Unretain比__weak效率高。

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