iOS基础：再次思考引用计数和autorelease

在平时工作开发中，由于用的是ARC环境，除了习惯去的避免循环引用问题，就很少会遇到有关内存管理了。写这篇文章的起因是在iOS基础：深入内存管理--让人头疼的autorelease文章中，啊哈呵给我评论了：

评论.png

我尝试了他的代码，确实存在问题。不过很遗憾，我还是不能帮他解决。。
下面的总结是我在查资料，请教前辈 席萍萍_iOS深圳，以及实验后得出来的我自己的理解，有可能仍然有错误。如果你发现了，也请一定要指出来呀~

一、私有API方法_objc_rootRetainCount 或许存在问题

在iOS基础：深入内存管理--让人头疼的autorelease文章中，我有提到在ARC环境下，可以通过私有API的_objc_rootRetainCount方法打印引用计数，但是，在近期的试验中，发现这个方法或许存在问题。

    id __weak obj0;
    {
        id obj1 = [[NSMutableArray alloc] init];
        obj0 = obj1;
        NSLog(@"obj0=%p", obj0);
        NSLog(@"obj1=%p", obj1);
        NSLog(@"obj0=%lu", _objc_rootRetainCount(obj0));
        NSLog(@"obj1=%lu", _objc_rootRetainCount(obj1));
    }
    NSLog(@"obj0-1-%@", obj0);

在以上代码中，可以很清楚的知道打印结果，两个变量所对应的对象的引用计数均为1。而且它们对应的对象其实是同一个。但是打印结果如下：

一、打印结果.png

obj0的引用计数变为2了。这是不符合正常情况的。因此，也不能完全信赖这个方法。至于原因：

一、猜测.png

这是前辈的猜测，虽然已经证实不对，但是莫名感觉很有趣，反正也不违法，脑洞大点又怎么样，万一对了呢，哈哈哈。（额，这是题外话了）
具体原因我暂时还不清楚，这里有一个可调式的objc 运行时库， https://github.com/ishepherdMiner/objc4-709。里面有方法的实现代码，然鹅我还看不懂，有兴趣的可以下载看看。

一、方法实现.png

二、再次确认[[NSMutableArray alloc] init]与[NSMutableArray array]初始化方法的区别

[[NSMutableArray alloc] init]方法很清楚，自己生成并持有对数组对象。不论是否在ARC中，当初始化后，可以直接使用，不需要再次retain，引用计数为已经为1。
[NSMutableArray array]方法也很清楚，非自己生成并持有对数组对象。在ARC中和上述一样，但是在非ARC中，在初始化后，不可以直接使用，需要retain才能持有。
（ps：这里也能说明ARC本质是在适当的时候自动添加retain、 release等操作）
但是，其实[NSMutableArray array]并没有看上去那么简单。
我在网上搜到的一个结论是：array方法会将返回的对象自动执行autorelease操作，也就是说对象会被自动加入到autoreleasepool中。这又是怎么回事呢。

三、�底层：objc_autoreleaseReturnValue与objc_retainAutoreleasedReturnValue结合，实现最优化

在MRC环境中，如果array方法由我们自己实现，当不使用autorelease操作，你会发现存在问题：

+ (id) array
{
    NSMutableArray *array = [[NSMutableArray alloc] init];
    return array;
}

数组对象何时被释放？因为我们处于MRC环境中，所以需要执行[array release]操作。但是，该把这行代码放在哪里呢？很难处理对吧，因此引入了autorelease操作:

+ (id) array 
{
    return [[[NSMutableArray alloc] init] autorelease];
}

那么在ARC中呢，其实就该这么写了：

+ (id) array
{
    NSMutableArray *array = [[NSMutableArray alloc] init];
    return array;
}

正如上文所说，ARC会在适当的时候插入autorelease操作。然而ARC环境中底层是如何实现的呢。
（注意！下面是ARC环境中的底层实现）在《oc 高级编程》中有写道：

id obj = obj_msgSend(NSMutableArray, @selector(array));
objc_retainAutoreleasedReturnValue(obj);
objc_release(obj);

+ (id)array
{
    id obj = objc_msgSend(NSMutableArray, @selector(alloc));
    objc_msgSend(obj, @selector(init))
    return objc_autoreleaseReturnValue(obj);
}

这本书中没有写出方法实现，但是在《Effective Objective-C 2.0》中有写道伪代码实现：

id objc_autoreleaseReturnValue(id object) {
    if ( // caller will retain object) { // 如果调用者retain
          set_flag(object); // 设置标志
          return object; // 返回 object
    } else {
          return [object autorelease];    // 如果调用者没有retain 就返回[object autorelease]
    }
}

id objc_retainAutoreleasedReturnValue(id object) {
    if (get_flag(object))  { // 查看是否有标志
        clear_flag(object); // 如果有，先清除标志
        return object; ///< No retain // 直接返回 object
    } else {
        return [object retain]; // 如果没有标志，就说明在自动释放池中，retain
    }
}

通过分析，我大胆的猜测：其实在ARC中，并不是每次调用非new/alloc/copy等开头的类方法初始化都会将对象放入自动释放池中；而在MRC环境中，网上说的没错，确实使用的是自动释放池。

四、证实三

给出下面代码

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 1.
    id obj0;
    {
        id obj1 = [NSMutableArray array];
        obj0 = obj1;
        _objc_autoreleasePoolPrint();
    }
    NSLog(@"obj0-%@", obj0);
    
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 2.
    id __weak obj2;
    {
        id obj3 = [NSMutableArray array];
        obj2 = obj3;
        _objc_autoreleasePoolPrint();
    }
    NSLog(@"obj2-%@", obj2);
    
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 3.
    id __weak obj4;
    @autoreleasepool {
        id obj5 = [NSMutableArray array];
        obj4 = obj5;
        _objc_autoreleasePoolPrint();
    }
    NSLog(@"obj4-%@", obj4);

先放结果：

四、1.png

四、2.png

四、3.png

分析一下：
第一段：因为在array后有retain，所以不会放在自动释放池中，最后打印不为空是因为obj0是强引用。
第二段：因为在array后没有retain，所以会放在自动释放池中，最后打印不为空是因为对象仍然在池子中。
第二段：因为在array后没有retain，所以会放在自动释放池中，最后打印为空是因为对象虽然会放在池子中，但是池子在打印前被销毁了。

再次提醒：以上均为ARC环境中，非ARC环境自动放入池中
不知道上述的代码能否证明我的大胆的猜测，还请看到的前辈指教。

五、证实new/alloc/copy等开头的类方法初始化会自动添加objc_autoreleaseReturnValue 和objc_retainAutoreleasedReturnValue

代码：

    id obj0;
    {
        id obj6 = [[self class] someObject];
//        id obj6 = [[self class] allocObject];
        obj0 = obj6;
        NSLog(@"%p", obj0);
        NSLog(@"%lu", _objc_rootRetainCount(obj0));
        _objc_autoreleasePoolPrint();
    }
    NSLog(@"obj0-6-%@", obj0);

+ (id)allocObject
{
    id array = [[NSObject alloc] init]; 
    return array;
}

+ (id)someObject
{
    id array = [[NSObject alloc] init];
    return array;
}

你可以大胆猜测一下上述两种结果。如果你好奇，也可以自己敲一下代码。快下班了，我就不给结果了。(:з」∠)（逃