iOS底层原理 - 内存管理 之 weak

面试题引发的思考：

Q: ARC都帮我们做了什么？

• ARC是 LLVM编译器 和 Runtime系统 相互协作的一个结果。

Q: 谈一谈weak指针的实现原理。

• 利用 哈希表weak_table 对 weak指针 与 被指向的对象 进行标记、关联；
• 当对象销毁释放内存时，通过 标记 对 weak指针地址 进行查找，把 weak指针 逐个置为nil。

Q: 指针类型的区别？

• __strong：对对象进行retain；
• __weak：不会对对象进行retain，当对象销毁时，会自动指向nil；
• __unsafe_unretained：不会对对象进行retain，当对象销毁时，依然指向之前的内存空间(野指针)。

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1. 案例分析

(1) 案例一

// TODO: -----------------  Person类  -----------------
@interface Person : NSObject
@end

@implementation Person
- (void)dealloc {
    NSLog(@"%s", __func__);
}
@end

// TODO: -----------------  ViewController类  -----------------
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    NSLog(@"begin");
    {
        // 强指针person 指向 Person对象
        Person *person = [[Person alloc] init];
    }
    NSLog(@"end");
}

// 打印结果
Demo[1234:567890] begin
Demo[1234:567890] -[Person dealloc]
Demo[1234:567890] end

由以上代码可知：

强指针person是大括号内部局部变量，大括号执行结束后person会被销毁，此时没有指针指向Person对象，Person对象会被释放，打印结果可以验证。

(2) 案例二

// TODO: -----------------  ViewController类  -----------------
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // 强指针
    __strong Person *person1;

    NSLog(@"begin");
    {
        Person *person = [[Person alloc] init];
        // 强指针person1 指向 Person的对象
        person1 = person;
    }
    NSLog(@"end - %@", person1);
}

// 打印结果
Demo[1234:567890] begin
Demo[1234:567890] end - 
Demo[1234:567890] -[Person dealloc]

由以上代码可知：

强指针person1指向Person的对象，viewDidLoad执行结束后以后person1才会销毁，此时没有指针指向Person对象，Person对象会被释放，打印结果可以验证。

(3) 案例三

// TODO: -----------------  ViewController类  -----------------
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // 弱指针
    __weak Person *person2;

    NSLog(@"begin");
    {
        Person *person = [[Person alloc] init];
        person2 = person;
    }
    NSLog(@"end - %@", person2);
}

// 打印结果
Demo[1234:567890] begin
Demo[1234:567890] -[Person dealloc]
Demo[1234:567890] end - (null)

由以上代码可知：

弱指针person2指向Person的对象，大括号执行结束后person会被销毁，此时没有指针指向Person对象，Person对象会被释放，打印结果可以验证。

还可以发现：弱指针指向的对象销毁，弱指针的值会自动清空，所以person2打印结果为null。

(4) 案例四

// TODO: -----------------  ViewController类  -----------------
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // 不安全弱指针 - 野指针
    __unsafe_unretained Person *person3;

    NSLog(@"begin");
    {
        Person *person = [[Person alloc] init];
        person3 = person;
    }
    NSLog(@"end - %@", person3);
}

// 打印结果
Demo[1234:567890] begin
Demo[1234:567890] -[Person dealloc]
Demo[1234:567890] Thread 1: EXC_BAD_ACCESS (code=EXC_I386_GPFLT)

由以上代码可知：

不安全弱指针person3指向Person的对象，大括号执行结束后person会被销毁，此时没有指针指向Person对象，Person对象会被释放，打印结果可以验证。

还可以发现：不安全弱指针指向的对象销毁，不安全弱指针依然指向之前的内存空间，所以person3会导致坏地址访问。

(5) 总结

• __strong：对对象进行retain；
• __weak：不会对对象进行retain，当对象销毁时，会自动指向nil；
• __unsafe_unretained：不会对对象进行retain，当对象销毁时，依然指向之前的内存空间(野指针)。

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2. 源码分析

(1) dealloc方法

由OC源码查找dealloc方法：

dealloc函数分析

由OC源码可知：

调用dealloc方法，会清除成员变量，移除关联对象，并将指向当前对象的弱指针置为nil。

(2) 弱指针置为nil的具体操作

由iOS底层原理 - 探寻Runtime本质（一）可知：

isa的结构中的信息has_sidetable_rc作用为：

• 判断引用计数器是否过大无法存储在isa中；如果为1，那么引用计数会存储在一个叫SideTable的类的属性中。

属性SideTable结构如下：

SideTable结构

接下来跳到clearDeallocating方法，查看如何将指向当前对象的弱指针置为nil：

弱指针处理

由OC源码可知：

• 当一个对象object被weak指针指向时，这个weak指针会以object作为key，被存储到sideTable类的weak_table这个散列表上对应的一个weak指针数组里面。
• 当一个对象object的dealloc方法被调用时，Runtime会以object为key，从sideTable的weak_table散列表中，找出对应的weak指针列表，然后将里面的weak指针逐个置为nil。