(译）Object-C中的内存管理

原文链接地址：http://www.raywenderlich.com/2657/memory-management-in-objective-c-tutorial

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　　注：本教程由北方和我本人合作翻译。

教程截图：

　　当我检查其他开发人员的代码时，似乎最常见的错误总是围绕在以Object-C中的内存管理为中心。如果您使用的语言是java或C#，它们会自动为您处理内存管理，但这也会使你对于手工内存管理工作更加迷惑。因此，在本教程中，您将通过一些实践来学习Object-C中的内存管理是如何工作的。我们将讨论引用计数如何工作，并通过学习内存管理的所有关键点来构建一个真实世界的例子——一个关于您喜爱的寿司类型的应用程序。

　　本教程是针对初学者的iOS开发人员或者时关注这个主题的中级开发人员。废话就少啰嗦了，开始编码。

 

开始

　　在xcode开发环境中，打开File\New Project，选择iOS\Application\Navigation-based Application，并将新项目命名为ProMemFun，执行Build\Build and Run, 在模拟器中你会看到一个如下空表视图：

 

 

　　比方说，我们希望在这个列表中填入我们喜爱的寿司类型。最简单的方法是创建一个数组来容下每一种寿司类型的字符串名称，然后每次我们显示一行，从数组中放入合适的字符串到表格中。在rootViewController.h中为寿司类型声明一个实例变量，代码如下：

 

#import <UIKit/UIKit.h>
 
@interface RootViewController : UITableViewController {
    NSArray * _sushiTypes;
}
 
@end 

 

　　通过这个声明，每个RootViewController实例对象将有空间来存储一个指向NSArray数组的指针，这是一个Object-C类，使用这个数组初始化后就不能改变它。如果你需要更改一个初始化后的数组（例如，添加一项后），你应该使用NSMutableArray替代。

 

　　也许你会奇怪，为什么我们在命名的变量前面添加一个下划线？这恰好是我喜欢做的事情，这样做有些事情会变得更容易。在后续的关于Objec-C教程中我将讨论我为什么喜欢这么做，但是现在请注意，到目前为止，我们所作的是仅仅添加了一个实例变量，没有做与属性相关的东东，我们把它命名为“以下划线开头”，这只是一个个人的喜好问题，其实它没有做特别的东西。

　　现在，打开RootViewController.m文件，注释viewDiaLoad，然后设置以下代码：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
 
    _sushiTypes = [[NSArray alloc] initWithObjects:@"California Roll", 
                   @"Tuna Roll", @"Salmon Roll", @"Unagi Roll", 
                   @"Philadelphia Roll", @"Rainbow Roll",
                   @"Vegetable Roll", @"Spider Roll", 
                   @"Shrimp Tempura Roll", @"Cucumber Roll",
                   @"Yellowtail Roll", @"Spicy Tuna Roll",
                   @"Avocado Roll", @"Scallop Roll",
                   nil];
} 

 

 

　　现在我们进入内存管理，Object-C中创建的对象使用的是引用计数。这就意味着每一个对象都跟踪有多少其他的对象引用它。一旦引用计数变为0，这个对象的内存就会安全的释放掉。

　　作为一个程序员，你要确保对象的引用计数总是准确的。当你在某个地方存储了一个对象的指针（比如是实例变量），你需要增加引用计数，有时候需要递减引用计数。

“我的天啊”，你可能会思考，“这听起来太复杂和混乱了”，不要担心，做起来要比听起来简单些。

 

初始化对象和释放对象的内存

　　不管什么时候你在Object-c中创建一个对象，首先你要调用alloc为这个对象去分配内存空间，然后调用init方法去初始化这个对象，当init方法不带任何参数时，有时候你会看到程序员用new方法替代（这类似于先调用alloc，然后调用init）。

　　最重要的是一旦你这么做了，你会得到一个新的对象，并且它的引用计数置为1。因此，当完成所有的工作后，你需要递减引用计数。

好了，我们给出一个开头。仍然是在RootViewController.m中，去文件末尾，像下面一样设置viewDidUnload和dealloc方法：

 

- (void)viewDidUnload {
    [_sushiTypes release];
    _sushiTypes = nil;
}
 
- (void)dealloc {
    [_sushiTypes release];
    _sushiTypes = nil;
    [super dealloc];
} 

 

 

 

 

　　记住当你用alloc/init创建一个array时，它的引用计数已经为1了。因此当你完成与array相关的工作时，需要递减它的引用计数。在Object-C中，你可以通过对这个对象调用release方法。

　　但是你应该在什么地方release呢？哦，你一定要在dealloc方法中release这个array，显然易见，当这个viewController销毁后，你也不会再需要这个array了。所以，记住无论何时你在viewDidLoad中创建一个对象（这个对象的引用计数会初始化为1），你应该在viewDidUnload中释放这个对象。不要太担心，关于这儿主题我会专门写一篇教程。

　　注意，释放对象后，请将其设置为nil，如果你试图调用一个指向nil的指针，你的程序会崩溃。

　　好了，现在让我们使用新的array。首先，替换掉tableView:numberOfRowsInSection 里面的"return 0"，替换成下面的语句：

// Replace "return 0;" in tableView:numberOfRowsInSection with this
return _sushiTypes.count; 

　　这里意思是说，tableView里面的数据行数等于sushiTypes数组里面的记录个数。

 

 

 

 

　　现在，我们需要告诉table view，每一行具体显示什么内容。找到tableView:cellForRowAtIndexPath函数，然后找到注释 “Configure the cell”，在后面添加下列代码：

NSString * sushiName = [_sushiTypes objectAtIndex:indexPath.row]; // 1
NSString * sushiString = 
    [[NSString alloc] initWithFormat:@"%d: %@", 
        indexPath.row, sushiName]; // 2
cell.textLabel.text = sushiString; // 3
[sushiString release]; // 4 

 

　　让我们一行一行代码解释一下上面的程序：

1. 根据当前行号查找sushiTypes数组里面对应的字符串
2. 我们想这样显示字符串：“3: Unagi Roll“，3代表行号，而“Unagi Roll” 是那一行的sushi的名字。要构建一个具有这种格式的字符串的话，你可以用NSString的initWithFormat来轻松构建。记住，当你这样做完之后，返回的字符串的引用计数是1.
3. 设置当前行的文本为刚刚得到的格式化字符串。当你这样设置之后，text label会把sushiString copy一下。（相应的，其引用计数会加1）
4. 我们用完sushiString了，因此，调用release把它释放掉。如果你忘了这样做的话，那么这里就会导致一个内存泄漏。因为字符串的引用计数是1，永远也不会得到释放。（即使text label把sushiString释放了一次，也没用。因为刚开始创建的时候是1，赋值的时候为2，然后再label再释放一次，为1。而如果你不调用[sushiString release]的话，那么就会内存泄漏）

　　编译并运行，如果一切OK的话，你将会看到sushi的列表。

Autorelease Your Potential

　　目前为止，你知道了，当你调用alloc/init的时候，引用计数是1，当你用完这个对象的时候，你需要调用release把引用计数变为0.

　　接下来，让我们讨论一下另外一种方法----autorelease。

　　当你给一个对象发送autorelease消息后，它的意思是说“嘿！我想让你在将来某个时刻被释放掉，比如当前run loop结束的时候。但是，现在我能够使用你”。

　　最容易理解的方式就是看代码。修改 tableView:cellForRowAtIndexPath 方法，找到 “Configure the cell”注释，在后面添加下列代码：

NSString * sushiName = [_sushiTypes objectAtIndex:indexPath.row]; // 1
NSString * sushiString = 
    [[[NSString alloc] initWithFormat:@"%d: %@", 
        indexPath.row, sushiName] autorelease]; // 2
cell.textLabel.text = sushiString; // 3 

　　因此，和上一次相比，这里只改了两个地方。首先，你在第二行结尾的时候调用了autorelease。其次，你把最后一行release的调用代码移除掉了。

　　接上来，我解释一下。在第2行代码结束的时候，sushiString的引用计数是1，但是，我们给它发送了一个autorelease消息。这意味着，你可以在这个函数里面使用sushiString，但是，一旦下一次run loop被调用的时候，它就会被发送release对象。然后引用计数改为0，那么内存也就被释放掉了。（关于autorelease到底是怎么工作的，我的理解是：每一个线程都有一个autoreleasePool的栈，里面放了很多autoreleasePool对象。当你向一个对象发送autorelease消息之后，就会把该对象加到当前栈顶的autoreleasePool中去。当当前runLoop结束的时候，就会把这个pool销毁，同时对它里面的所有的autorelease对象发送release消息。而autoreleasePool是在当前runLoop开始的时候创建的，并压入栈顶。那么什么是一个runLoop呢？一个UI事件，Timer call， delegate call， 都会是一个新的Runloop。）

　　在这个例子中，上面的解决办法非常好，但是，后面我们不会使用它。然而，如果我们想要存储一个变量（但是不retain它），然后在某个地方使用这个变量（比如用户点击某一行的时候，选中那一行），那么我们就有大麻烦了。因为那样我们是在尝试访问一个已经销毁的对象，可想而知，程序肯定是crash拉！

　　有时候，当你调用一些方法的时候，你得到的返回给你的对象的引用计数是1，但是，它是一个autorelease的对象。你修改一下tableView:cellForRowAtIndexPath方法，修改成下面的样子，然后你就知道我刚刚讲的是什么意思了：

NSString * sushiName = [_sushiTypes objectAtIndex:indexPath.row]; // 1
NSString * sushiString = 
    [NSString stringWithFormat:@"%d: %@", 
        indexPath.row, sushiName]; // 2
cell.textLabel.text = sushiString; // 3 

　　这里代码改变之处是第2行。你不是自己调用 alloc/init/autorelease，而是使用NSString的一个类方法stringWithFormat。这个方法会返回一个引用计数为1的字符串，并且它是一个autorelease的对象。因此，和上面的写法一样，你可以放心的使用这个字符串，但是，如果你不retain它，然后又在后面某个地方使用它的话，那么程序就会崩溃。

　　你可能会奇怪，你怎么知道哪些对象返回给你的时候是autorelease的？好吧，让我教你一个简单的惯用法，具体如下：

• 如果一个方法以init或者copy开头，那么返回给你的对象的引用计数是1，并且这不是一个autorelease的对象。换句话说，你调用这些方法的话，你就对返回的对象负责，你再用完之后必须手动调用release来释放内存。
• 如果一个方法不是以init或者copy开头的话,那么返回的对象引用计数为1，但是，这是一个autorelease对象。换句话说，你现在可以放心使用此对象，用完之后它会自动释放内存。但是，如果你想在其它地方使用它（比如换个函数），那么，这时，你就需要手动retain它了。

Retain Your Wits

　　如果你现在有一个autorelease对象，并且像在后面继续使用它，那么该怎么办呢？其实很简单，你只需要对它发送retain消息就OK了。这样会把引用计数变为2，但是，只要出了当前runLoop，那么引用计数又会变为1，那么对象还是不会销毁（因为只有引用计数为0才能销毁）。

　　让我们来看看具体怎么做。打开RootViewController.h ，然后在@interface里面添加一个实例变量：

NSString * _lastSushiSelected; 

　　这里只是定义了一个新的实例变量，它将用来追踪选中的最后那一行的字符串。

　　接下来，修改 tableView:didSelectRowAtIndexPath ，修改如下：

- (void)tableView:(UITableView *)tableView didSelectRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath {
 
    NSString * sushiName = [_sushiTypes objectAtIndex:indexPath.row]; // 1
    NSString * sushiString = [NSString stringWithFormat:@"%d: %@", 
        indexPath.row, sushiName]; // 2
 
    NSString * message = [NSString stringWithFormat:@"Last sushi: %@.  Cur sushi: %@", _lastSushiSelected, sushiString]; // 3
    UIAlertView *alertView = [[[UIAlertView alloc] initWithTitle:@"Sushi Power!" 
                                                         message:message 
                                                        delegate:nil 
                                               cancelButtonTitle:nil 
                                               otherButtonTitles:@"OK", nil] autorelease]; // 4
    [alertView show]; // 5
 
    [_lastSushiSelected release]; // 6
    _lastSushiSelected = [sushiString retain]; // 7
 
} 

　　这里的代码比较多，让我们一行一行来看：

1. 查找当前行对应的shshiTypes数组里面的字符串。
2. 根据当前行号构建一个新的字符串。注意，这里使用的是stringWithFormat方法，它返回的是一个autorelease的字符串。因为这个方法并不是以init或者copy开头，所以你就知道。记住，这意味着，你可以在这个函数里面使用此字符串，但是出了这个函数的话，如果你还想继续使用之，那必须要对它发送一个retain消息。
3. 构建一个消息，用来显示当前选中的sushi和最后选中的sushi。和上面一样，这里也是使用的stringWithFormat方法，它返回的是一个autorelease对象。因为我们只想在这个函数里面使用，所以没有retain。
4. 创建一个alertView来显示刚刚构建的那个消息。这里是通过alloc/init方式创建的，所以我们需要在之后再发送一个autorelease消息，这样在出了这个函数以后，这个对象就会被释放掉了。
5. 显示这个alert view。
6. 再你设置lastSushiSelected实例变量之前，你需要先释放当前的lastSushiSelected实例变量，如果当前实例变是已经是nil的话，也没有关系，因上nil对象可以接收任何消息。
7. 因为你想在这个函数之外再使用lastSushiSelected这个字符串，所以你需要retain它。

　　还有一件事你不能忘记。为了保存不会有任何内存泄漏，你需要在RootViewController的dealloc方法里面调用下面方法来释放内存：

[_lastSushiSelected release];
_lastSushiSelected = nil; 

　　基本上，在dealloc方法被里面，你需要对“你负责的对象”发送release消息，并且要把它赋值为nil。

　　编译并运行，现在，当你选中一行，你就可以看到下面的屏幕输出了。

引用计数相关参考资料

　　让我们回顾一下所学的知识：

• 当你调用alloc/init的时候，你得到一个引用计数是1的对象。
• 当你用完这个对象之后，你要对它调用release消息，使其引用计数为0，这样它的内存才会被释放掉。
• 当你调用一个方法，它不是以init或者copy开头的，这时，返回给你的对象是autorelease的，它是一种在将来某个时刻会自动被释放的对象。（这里我也要提醒大家一句，比如你在写一个函数，它的名字是xxx，没有以init或者copy开头，那么记得你返回的对象一定要是autorelease的，否则，别人在使用你这个函数的时候就会把它当前是autorelease的，那么他就不会release它，这样就会造成内存泄漏，千万要切记！！！)
• 如果你想继续使用autorelease对象，那么你就要给它放送一个retain消息。
• 如果你使用alloc/init方法创建了一个对象，但是你想让它自己在出了runLoop之后被自动释放的话，那么你可以在alloc/init之后再调用autorelease。这也是一种见得比较多的写法了。比如，cocos2d里面调用[xxx node]的时候，就等于[[[xxx alloc] init]autorelease].

　　本教程只讲述了objc内存管理的很基本的部分，如果想获得更多的信息，请参考苹果的文档： Memory Management Programming Guide.

何去何从?

　　这里有本教程的完整源代码。

　　不管你是一个多么优秀的开发者，或者你对内存管理的理解有多么的深入，你还是不可避免地要犯一些内存相关的错误。因此，在我的下一篇教程中，我将教大家如果使用XCode, Instruments, 和 Zombies来检测内存泄漏。因此，提前准备好跟我来吧！　　

　　

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