多线程与内存管理读书摘录（引用计数ARC篇）

一.内存管理的思考方式

1.引用计数的思考方式：

• 自己生成的对象，自己持有
• 非自己生成的对象，自己也能持有
• 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

对象操作与Objective-C 方法的对应

对象操作	Objcetive-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

2.alloc/retain.release/dealloc 实现

GNUstep是Cocoa框架的互换框架。理解了GNUstep源代码也就相当于理解了苹果的Cocoa实现。

a.通过allocWithZone:类方法调用NSAllocateObject函数分配了对象。

b.NSAllocateObject函数通过调用NSZoneMalloc函数来分配存放对象所需的内存空间，之后将改内存空间置0，最后返回作为对象而使用的指针。

c.NSZone:为防止内存碎片化而引入的结构

总结：GNUstep中alloc/retain/release/dealloc 的实现

• 在Objective-C的对象中存有引用计数这一整数值。
• 调用alloc或是retain方法后，引用计数值加1
• 调用release后，引用计数值减1
• 引用计数值为0时，调用dealloc方法废弃对象

GNUstep的实现	苹果的实现
将引用计数保存在对象占用内存块头部的变量中	保存在引用计数表的记录中
少量代码即可完成	对象用内存块的分配无需考虑内存块头部
能够统一管理引用计数用内存块与对象用内存块	引用计数表各记录中存有内存快地址，可从各个记录追溯到各对象的内存块

3.autorelease理解

定义：自动释放，当对象实例超出作用域（相当于变量作用域）时，对象实例的release实例方法被调用。

• 生成并持有NSAutoreleasePool对象
• 调用已分配对象的autorelease实例方法
• 废弃NSAutoreleasePool对象

autorelease实现

GNUstep的实现	苹果的实现
atuorelease实例方法的本质就是调用NSAutoreleasePool对象的addObject方法	通过objc4库的runtime/objc-arr.mm 确认autorelease实现 类似

4.ARC规则

A.所有权修饰符

• __strong 修饰符
• __weak 修饰符
• __unsafe _unretained 修饰符
• __autoreleasing 修饰符

1).__strong 修饰符

__strong 修饰符是id类型和对象类型默认的所有权修饰符，表示对对象的“强引用”。持有强引用的变量在超出其作用域是被废弃，随着强引用的失效，引用的对象会随之释放。通过 _strong 修饰符，不必再次键入retain或者release,完美地满足了 “引用计数式内存管理的思考方式”。

2).__weak 修饰符

循环引用容易发生内存泄露。所谓内存泄漏就是应当废弃的对象在超出其生存周期后继续存在

__weak 修饰符的一个优点：在持有某对象的弱引用时，若该对象被废弃，则此弱引用将自动失效且处于nil被赋值的状态（空弱引用）。

3).__unsafe _unretained 修饰符

__weak 修饰符只能用于iOS5 以上以及OS X Lion 以上版本的应用程序，之下版本使用了 __unsafe _unretained 修饰符。

__unsafe _unretained 是不安全的所有权修饰符，附有 __unsafe _unretained 修饰符的变量不属于编译器的内存管理对象。

4).__autoreleasing 修饰符

ARC有效时

@autoreleasepool{
   id __autoreleasing obj = [[NSObject alloc] init];
}

指定“@autoreleasepool块”来替代“NSAutoreleasePool类对象生成、持有以及废弃”这一范围。

id的指针或对象的指针会默认附加上__autoreleasing 修饰符

- (BOOL) performOperationWithError:(NSError **) error;
等同于
- (BOOL) performOperationWithError:(NSError * __autoreleaasing *) error;

赋值给对象指针是，所有权修饰符必须一致

///正确写法
NSError *error = nil;
NSError *__strong *pError = &error;

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了解@autoreleasepool

NSRunLoop等实现不论ARC有效还是无效，均能够随时释放注册到autoreleasepool中的对象

autoreleasepool 范围以块级源代码表示，提高了程序的可读性，所以今后在ARC无效时也推荐使用@autoreleasepool块。

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B.具体的ARC规则

• 不能使用retain/release/retainCount/autorelease
• 不能使用NSAllocateObject/NSDeallocateObject
• 须遵守内存管理的方法命名规则
• 不要显示调用dealloc
• 使用@autoreleasepool块替代NSAutoreleasePool
• 不能使用区域（NSZone)
• 对象型变量不能作为C语言结构体（struct/union)的成员
• 显示转换“id”和“void * ”

1).不能使用retain/release/retainCount/autorelease

设置ARC有效时，无需（禁止）再次键入retain或release代码

即使ARC被设置为无效时，该源代码也完全不符合引用计数式内存管理的思考方式。

2).不能使用NSAllocateObject/NSDeallocateObject

3).须遵守内存管理的方法命名规则

• alloc
• new
• copy
• mutableCopy
• init（ARC有效时，更严格，改方法必须是实例方法，并且必须要返回对象，返回的对象应为id类型或该方法声明类的对象类型，抑或是该类的超类或子类型）

虽然以init开始的方法但并不包含在上述命名规则里
 - (void) initialize;

4).不要显示调用dealloc

deallo方法在大多数情况下适用于删除已注册的代理或观察者对象

5).使用@autoreleasepool块替代NSAutoreleasePool

6).不能使用区域（NSZone)

区域在现在的运行时系统已经单纯地被忽略

7).对象型变量不能作为C语言结构体（struct/union)的成员

struct data{
   NSMutableArray *array;
};
error: ARC forbids Objective-C objs in structs or unions
NSMutableArray *array;

要把对象型变量加入到机构提成员中时，可强制转换为 void * 或是附加 __unsafe _unretained 修饰符

struct Data{
      NSMutableArray __unsafe_unretained *array;
};
附有 __unsafe_unretained 修饰符的变量不属于编译器的内存管理对象

8).显示转换“id”和“void * ”

__bridge 转换

• 安全性与赋值低，容易因为悬垂指针而导致程序奔溃
• 还有__bridge_retained 与 __bridge_transfer两种转换
• 在Objective-C对象与Core Foundation 对象之间相互变换

属性

属性声明的属性	所有权修饰符
assign	__unsafe _unretained 修饰符
copy（不是简单的赋值，它赋值的是通过NSCopying接口的copyWithZone:方法赋值源所生成的对象	__strong 修饰符 (赋值的是被复制的对象）
retain	__strong 修饰符
strong	__strong 修饰符
unsafe_unretained	__unsafe _unretained
weak	__weak 修饰符

数组

在分配内存时推荐使用calloc函数

C. ARC的实现

ARC由以下工具、库来说实现

• clang (LLVM编译器）3.0以上
• objc4 Objective-C 运行时库 493.9以上

__strong修饰符

objc_retainAutoreleasedReturnValue	objc_autoreleaseReturnValue
alloc/new/copy/mutableCopy之外类方法等返回对象的实现上	alloc/new/copy/mutableCopy

__weak修饰符 [重点]

• 若附有__weak 修饰符的变量所引用的对象被废弃，则将nil赋值给该变量
• 使用附有__weak 修饰符的变量，即是使用注册到autoreleasepool中的对象

 {
  id __weak obj1 = obj;
 }

 /* 编译器模拟代码*/
 id obj1;
 objc_initWeak(&obj1,obj);
 objc_destoryWeak(&obj1);
 *******
 obj1 = 0;
 objc_storeWeak(&obj1,obj);
  *******

objc_storeWeak 函数把第二参数的赋值对象的地址作为键值，将第一参数的附有__weak修饰符的变量的地址注册到weak表中。如果第二参数为 0，则把变量的地址从weak表中删除。weak表与引用计数表相同，作为散列表被实现。

释放对象，程序的动作：

• objc_release
• 引用计数为0，执行dealloc
• _ objc _rootDealloc
• object_dispose
• objc_destructInstance
• objc_clear_deallocating

objc _clear _deallocating的函数动作

1.从weak表中获取废弃对象的地址为键值的记录
2.将包含在记录中的所有附有__weak修饰符变量的地址，赋值为nil
3.从weak表中删除该记录
4.从引用计数表中删除废弃对象的地址为键值的记录

只在需要避免循环引用时使用__weak修饰符，否则会消耗相应的CPU资源

__autoreleasing修饰符

引用计数

{
   id __strong obj = [[NSObject alloc] init];
   NSLog(@"retain count = %d",_objc_rootRetainCount(obj));
}

实际上并不能够完全信任_objc_rootRetainCount函数取得的数值。