iOS开发ARC内存管理技术要点

1、ARC的本质

ARC是编译器（时）特性，而不是运行时特性，更不是垃圾回收器(GC)。

标签：内存暴涨、内存泄漏、autorelease、内存报警

2、ARC的开启与关闭

如果需要对特定文件开启或关闭ARC，可以在工程选项中选择Targets -> Compile Phases -> Compile Sources，在里面找到对应文件，添加flag:

打开ARC： -fobjc-arc

关闭ARC ：-fno-objc-arc

3、ARC的修饰符

ARC主要提供了4种修饰符，他们分别是:__strong,__weak,__autoreleasing,__unsafe_unretained

3.1、__strong

表示引用为强引用。对应在定义property时的"strong"。所有对象只有当没有任何一个强引用指向时，才会被释放。

注意：如果在声明引用时不加修饰符，那么引用将默认是强引用。当需要释放强引用指向的对象时，需要将强引用置nil。

3.2、__weak

表示引用为弱引用。对应在定义property时用的"weak"。弱引用不会影响对象的释放，即只要对象没有任何强引用指向，即使有100个弱引用对象指向也没用，该对象依然会被释放。不过好在，对象在被释放的同时，指向它的弱引用会自动被置nil，这个技术叫zeroing weak pointer。这样有效得防止无效指针、野指针的产生。__weak一般用在delegate关系中防止循环引用或者用来修饰指向由Interface Builder编辑与生成的UI控件。

3.3、__autoreleasing

表示在autorelease pool中自动释放对象的引用，和MRC时代autorelease的用法相同。定义property时不能使用这个修饰符，任何一个对象的property都不应该是autorelease型的。

一个常见的误解是，在ARC中没有autorelease，因为这样一个“自动释放”看起来好像有点多余。这个误解可能源自于将ARC的“自动”和autorelease“自动”的混淆。其实你只要看一下每个iOS App的main.m文件就能知道，autorelease不仅好好的存在着，并且变得更fashion了：不需要再手工被创建，也不需要再显式得调用[drain]方法释放内存池

以下两行代码的意义是相同的。

NSString *str = [[[NSString alloc] initWithFormat:@"hehe"] autorelease]; // MRC

NSString *__autoreleasing str = [[NSString alloc] initWithFormat:@"hehe"]; // ARC

__autoreleasing在ARC中主要用在参数传递返回值（out-parameters）和引用传递参数（pass-by-reference）的情况下。

按照这个说明，要定义一个weak型的NSString引用，它的写法应该是：

NSString * __weak str = @"hehe"; // 正确！

而不应该是：

__weak NSString *str = @"hehe";  // 错误！

4、ARC与Block

在MRC时代，Block会隐式地对进入其作用域内的对象（或者说被Block捕获的指针指向的对象）加retain，来确保Block使用到该对象时，能够正确的访问。

MAR下的

在这段代码中，myController的completionHandler调用了myController的方法[dismissViewController...]，这时completionHandler会对myController做retain操作。而我们知道，myController对completionHandler也至少有一个retain（一般准确讲是copy），这时就出现了在内存管理中最糟糕的情况：循环引用！简单点说就是：myController retain了completionHandler，而completionHandler也retain了myController。循环引用导致了myController和completionHandler最终都不能被释放。我们在delegate关系中，对delegate指针用weak就是为了避免这种问题。

对这种情况，我们一般用如下方法解决：给要进入Block的指针加一个__block修饰符

这个__block在MRC时代有两个作用：

说明变量可改

说明指针指向的对象不做这个隐式的retain操作

一个变量如果不加__block，是不能在Block里面修改的，不过这里有一个例外：static的变量和全局变量不需要加__block就可以在Block中修改

使用这种方法，我们对代码做出修改，解决了循环引用的问题：

MRC下的解决循环引用

在ARC引入后，没有了retain和release等操作，情况也发生了改变：在任何情况下，__block修饰符的作用只有上面的第一条：说明变量可改。即使加上了__block修饰符，一个被block捕获的强引用也依然是一个强引用。这样在ARC下，如果我们还按照MRC下的写法，completionHandler对myController有一个强引用，而myController对completionHandler有一个强引用，这依然是循环引用，没有解决问题：

于是我们还需要对原代码做修改。简单的情况我们可以这样写：

ARC下解决循环引用粗暴方案

在completionHandler之后将myController指针置nil，保证了completionHandler对myController强引用的解除，不过也同时解除了myController对myController对象的强引用。这种方法过于简单粗暴了，在大多数情况下，我们有更好的方法。

这个更好的方法就是使用weak。（或者为了考虑iOS4的兼容性用unsafe_unretained，具体用法和weak相同，考虑到现在iOS4设备可能已经绝迹了，这里就不讲这个方法了）（关于这个方法的本质我们后面会谈到）

为了保证completionHandler这个Block对myController没有强引用，我们可以定义一个临时的弱引用weakMyViewController来指向原myController的对象，并把这个弱引用传入到Block内，这样就保证了Block对myController持有的是一个弱引用，而不是一个强引用。如此，我们继续修改代码：

ARC下简单解决循环引用

这样循环引用的问题就解决了，但是却不幸地引入了一个新的问题：由于传入completionHandler的是一个弱引用，那么当myController指向的对象在completionHandler被调用前释放，那么completionHandler就不能正常的运作了。在一般的单线程环境中，这种问题出现的可能性不大，但是到了多线程环境，就很不好说了，所以我们需要继续完善这个方法。

为了保证在Block内能够访问到正确的myController，我们在block内新定义一个强引用strongMyController来指向weakMyController指向的对象，这样多了一个强引用，就能保证这个myController对象不会在completionHandler被调用前释放掉了。于是，我们对代码再次做出修改：

ARC下周全解决循环引用方案

官方文档对这个问题的说明到这里就结束了，但是可能很多朋友会有疑问，不是说不希望Block对原myController对象增加强引用么，这里为啥堂而皇之地在Block内新定义了一个强引用，这个强引用不会造成循环引用么？理解这个问题的关键在于理解被Block捕获的引用和在Block内定义的引用的区别。为了搞得明白这个问题，这里需要了解一些Block的实现原理，但由于篇幅的缘故，本文在这里就不展开了，详细的内容可以参考其他的文章，这里特别推荐唐巧的文章和另外2位作者的博文：这个和这个，讲的都比较清楚。

5、ARC与Toll-Free Bridging

Toll-Free Briding保证了在程序中，可以方便和谐的使用Core Foundation类型的对象和Objective-C类型的对象。详细的内容可参考官方文档。以下是官方文档中给出的一些例子：

Apple官网demo

在MRC时代，由于Objective-C类型的对象和Core Foundation类型的对象都是相同的release和retain操作规则，所以Toll-Free Bridging的使用比较简单，但是自从ARC加入后，Objective-C类型的对象内存管理规则改变了，而Core Foundation依然是之前的机制，换句话说，Core Foundation不支持ARC。

这个时候就必须要要考虑一个问题了，在做Core Foundation与Objective-C类型转换的时候，用哪一种规则来管理对象的内存。显然，对于同一个对象，我们不能够同时用两种规则来管理，所以这里就必须要确定一件事情：哪些对象用Objective-C（也就是ARC）的规则，哪些对象用Core Foundation的规则（也就是MRC）的规则。或者说要确定对象类型转换了之后，内存管理的ownership的改变。

5.1、__bridge（修饰符）

只是声明类型转变，但是不做内存管理规则的转变。

CFStringRef s1 = (__bridge CFStringRef) [[NSString alloc] initWithFormat:@"Hello, %@!", name];

只是做了NSString到CFStringRef的转化，但管理规则未变，依然要用Objective-C类型的ARC来管理s1，你不能用CFRelease()去释放s1。

5.2、__bridge_retained（修饰符） or CFBridgingRetain（函数）

表示将指针类型转变的同时，将内存管理的责任由原来的Objective-C交给Core Foundation来处理，也就是，将ARC转变为MRC。

NSString *s1 = [[NSString alloc] initWithFormat:@"Hello, %@!", name];

?CFStringRef s2 = (__bridge_retained CFStringRef)s1;

?// do something with s2

//...

?CFRelease(s2); // 注意要在使用结束后加这个

我们在第二行做了转化，这时内存管理规则由ARC变为了MRC，我们需要手动的来管理s2的内存，而对于s1，我们即使将其置为nil，也不能释放内存。

NSString *s1 = [[NSString alloc] initWithFormat:@"Hello, %@!", name];

?CFStringRef s2 = (CFStringRef)CFBridgingRetain(s1);

?// do something with s2

//...

?CFRelease(s2); // 注意要在使用结束后加这个

5.3、__bridge_transfer（修饰符） or CFBridgingRelease（函数）

这个修饰符和函数的功能和上面那个__bridge_retained相反，它表示将管理的责任由Core Foundation转交给Objective-C，即将管理方式由MRC转变为ARC。

CFStringRef result = CFURLCreateStringByAddingPercentEscapes(. . .);

?NSString *s = (__bridge_transfer NSString *)result;

//or NSString *s = (NSString *)CFBridgingRelease(result);

?return s;

这里我们将result的管理责任交给了ARC来处理，我们就不需要再显式地将CFRelease()了。

对了，这里你可能会注意到一个细节，和ARC中那个4个主要的修饰符（__strong,__weak,...）不同，这里修饰符的位置是放在类型前面的，虽然官方文档中没有说明，但看官方的头文件可以知道。小伙伴们，记得别把位置写错哦。