iOS内存管理

1. 引用计数

1.1 引用计数原理

Objective-C 使用引用计数管理内存。新创建的对象引用计数至少为1,每增加一个引用对象的变量,该对象引用计数加一(retain),不再引用对象时,引用计数减一(release),对象的引用计数变为零后,对象被废弃,内存回收。类似于参考1中开关灯的例子:有人进屋需要照明,灯打开(此时对象被创建,引用计数为1),再进来一个人,需要照明的人数为2(需要引用对象的变量数加1)...当有人出屋子时,需要照明的人数减1(需要引用对象的变量数减少1),当最后一个人出屋子时,需要照明的人数为零,关灯(需要引用对象的变量数为零,对象被废弃,内存回收)。

NSNumber *number = [[NSNumber alloc] initWithInt:132];//number指向的对象引用计数至少为1
[array addObject:number];//number指向的对象引用计数加1
[number release];////number指向的对象引用计数至少为1
1.2 自动释放池

调用release会立刻递减对象的引用计数,然而有时候可以改为调用autorelease:稍后递减计数

- (NSString *)someString {
NSString *str = [[NSString alloc] initWithFormat:@"this is %@", self];//引用计数至少为1
return str;
}

此时返回的str对象的引用计数要比期望值多1,但是不能在方法内release,否则没等方法返回,系统已经把对象回收了,因此需要autorelease(应该改为return [str autorelease];)在稍后释放对象。

1.2.1自动释放池原理

具体参考AutoreleasePool

2. ARC

automic reference counting。由编译器对对象的引用计数进行管理。ARC有效时,会用下列四种修饰符改变局部变量与实例变量的语义:

  • __strong:默认修饰符,保留此值。附有__strong修饰符的变量在超出其变量作用域时,即在该变量被废弃时,会释放其被赋予的对象。
    {
    //因为变量obj为强引用,所以自己持有对象
      id __strong obj = [[NSObject alloc] init];
    }
    //因为变量obj超出其作用域,强引用失效,所以自动释放自己持有的对象。对象的所有者不存在,因此废弃该对象
    
  • __unsafe_unretained:不保留此值,这么做可能不安全,因为等到再次使用变量时,其对象可能已经回收了
  • __weak:同__unsafe_unretained。不保留此值,但变量可安全使用。系统把对象回收后,该变量会被赋值nil
  • __autoreleasing:把对象“按引用传递”给方法时,使用这个特殊的修饰符。此值在方法返回时回自动释放
    备注:
    1. 已经有了 __weak为什么还要保留 __unsafe_unretained?
      __weak只支持iOS 5.0和OS X Mountain Lion作为部署版本。如果你想部署回iOS 4.0和OS X Snow Leopark,就不得不用__unsafe_unretained修饰符
    2. 有了__strong为何还需要__weak
      为了避免循环引用导致内存泄露。

3. 引用循环

几个对象以某种方式互相引用,形成了一个环。导致这几个对象的引用计数永远至少为1,因此这几个对象不会被对象回收,导致内存泄漏。

两个对象互相引用

使用__weak就是为了打破这种环。
常见的有Delegate、Block等引起的循环引用,可参考Block循环引用

4. property特质~内存管理语义

属性用于封装数据,而数据则要有“具体的所有权语义”。下面这组特质仅会影响“设置方法”。例如setter方法设定一个新值时,它应该retain此值,还是只将其赋给底层实例变量就好?编译器合成存取方法时,要根据此特质决定生成的代码

  • assign:“设置方法”只会执行针对纯量类型(CGFloatNSInteger)的简单赋值操作
  • strong(retain):此特质表明了该属性定义了一种“拥有关系”。为这种属性设置新值时,设置方法会先保留新值,并释放旧值,然后再将新值设置上去
  • weak:此特质表明了该属性定义了一种“非拥有关系”。为这种属性设置新值时,设置方法既不保留新值,也不释放旧值。同assign类似,但当属性所指的对象遭到销毁时,属性值也会被清空(设为nil
  • unsafe_unretained:类似于assign,但该特质适用于"对象类型",当目标对象遭到销毁时,属性值不会自动清空。这一点与weak有区别
  • copy:类似于strong。然而设置方法并不保留新值,而是将其拷贝。可以学习下 参考二第25页最后一段
4.1 weak的实现原理

系统对于每一个有弱引用的对象都维护一张表,来记录它所有的弱引用的指针地址,这样当一个对象的引用计数为0时,系统就通过这张表找到所有的弱引用指针,继而把它们设成 nil。因此,弱引用的使用是有额外开销的。
备注:
1. property中的关键字
- 原子性:nonatomic,atomic
- 读写权限:readonly,readwrite
- 内存管理语义:assign,strong(retain),copy,weak,unsafe_unretained
- 方法名:gettter=<name>,setter=<name>

5. 堆、栈、全局区等

一个由C/C++编译的程序内存主要分为如下几个区域:

  • 栈区:由编译器自动分配、释放,存放函数的参数值、局部变量等
  • 堆区:有程序员分配、释放,
  • 全局区(静态区):存放全局变量、静态变量等,程序结束后由系统释放
  • 文字常量区:存放常量字符串,程序结束后由系统释放
  • 代码区:存放函数体的二进制代码
    内存管理

    备注:
    1. iOS中对象的概念
      比如NSString *str被称之为对象,实际str是C++的指针,分配在栈中,指向一块堆上的内存,每个 Objective-C 对象都是指向某块内存数据的指针
    2. 参考链接中的一个代码示例
     //main.cpp    
      int   a   =   0;   //全局初始化区    
      char   *p1;   //全局未初始化区    
      main() {    
        int   b;   //栈    
        char   s[]   =   "abc";   //栈    
        char   *p2;   //栈    
        char   *p3   =   "123456";   //123456/0在常量区,p3在栈上。    
        static   int   c   =0;   //全局(静态)初始化区    
        p1   =   (char   *)malloc(10);    
        p2   =   (char   *)malloc(20); //分配得来得10和20字节的区域就在堆区。    
        strcpy(p1,   "123456"); //123456/0放在常量区,编译器可能会将它与p3所指向的"123456"  优化成一个地方。    
    }    
    

参考

  1. Objective-C高级编程
  2. Effective Objective-C 2.0
  3. [Objective-C] 创建常量
  4. Objective-C 常量
  5. 堆和栈的区别
  6. Block循环引用
  7. 理解 iOS 的内存管理
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