ARC 简明参考手册 (Part 1)

ARC 简明参考手册 (Part 1)

引言

在早期使用 Objective C 编程的时候, 需要手动管理内存, 对于初学者来说, 这是容易出错的。 后来苹果在 Mac 平台上引入了垃圾收集器的机制, 然而相对于 IOS 来说, 苹果认为垃圾收集会影响移动设备性能, 于是提出了一个跨平台的解决方案, ARC。 ARC 的原理是由编译器推导, 应该在代码中什么位置加入合适的语句来管理内存, 这个过程是在编译阶段进行的, 所以不会影响运行时性能。 现在 ARC已然是苹果标准, 真可谓是对业界使用垃圾收集这个普遍标准的一次颠覆。

一个简单的例子

ARC 不是万能的， 它引入了一些隐形规则（这些规则会和我们的直觉有一定的冲突）， 我们需要了解这些规则， 因为我们在某些特别的情况下要干涉； 同时我们也要避免一些陷阱，这些陷阱其实是由于 ARC 的规则造成的坑。 也就是说， ARC有一定的学习曲线， 不像垃圾回收机制一样， "it just works"。

我们先来看一个简单的例子， 下面相似的两个代码段在 ARC 模式下编译运行时没有问题的， 但是在非 ARC 模式下运行的时候就会在 NSLog(@"count: %d", hello.val); 这里抛出 BAD_ACCESS 的错误。 这是为什么呢？

ARC

MyClass *myclass() {
    MyClass* hello = [[MyClass alloc] init];
    return hello;
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    MyClass *hello;
    @autoreleasepool {
        hello = myclass();
    }
    NSLog(@"count: %d", hello.val);
    return 0;
}

非ARC

MyClass *myclass() {
    MyClass* hello = [[MyClass alloc] init];
    return [hello autorelease];
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    MyClass *hello;
    @autoreleasepool {
        hello = myclass();
        NSLog(@"reference count: %lu", [hello retainCount]);
    }
    NSLog(@"reference count: %lu", [hello retainCount]);
    NSLog(@"count: %d", hello.val);
    return 0;
}

因为在 ARC 之前， local variable 是弱引用关系， 而在 ARC 之后则是强引用关系。 一开始会觉得很别扭， 因为指针给我们的印象就应该是弱引用， 不过话说回来， 我们不应该先入为主的认为 Objective C 的 * 和 C/C++ 的指针有半毛钱关系了 ， 它就是代表一个引用， 就如同 Java/C# 中的引用。

所以大部分情况下， 我们就像 Java/C# 中那样直接 "it just works" 的愉快的码字就可以了， 无论是在 property 还是 local variable 的情况下， 默认都是强引用。

but (这样的故事通常都会有一个 but), 由于 Objective C 是基于 Reference counting 的， 而 Java/C# 是基于 Tracing garbage collector 的， 这个本质上的区别， 正是导致我们需要在写 Objective C 代码的 时候不能开启全自动导航模式的原因。

从 Garbage collectors 说起

Garbage collectors wiki

自从 Lisp 引入垃圾回收机制以来， 这个特性逐渐成为了高级语言的标配。 垃圾回收器的实现机制分为两种：

• Tracing Garbage collectors

• Reference counting

而由于 Reference counting 有一些明显的短板：

1. 循环引用

为了避免这个问题, 需要复杂的算法来识别可以被回收的循环引用； 或者，让程序员显性说明某个引用是 weak 的， 不影响垃圾回收。

1. 需要额外的存储空间（存放引用计数）

2. 代码执行速度的略微影响（多了增加/减少引用计数的语句）

3. 原子性 （在多线程环境中要保证引用计数的原子性）。

所以大部分的垃圾回收器都是使用 Tracing Garbage collectors 的。

特别的， ARC 并不算是垃圾回收器， 不过它依赖于 Reference counting 的原理，所以也会遇到这些问题。 就像一个懂事的小女孩，帮我们处理了很多繁琐的工作，虽然她有点小迷糊， 有时候需要我们明确告诉她要怎么做，但是还是很惹人喜爱。

�乌贼娘