Objective-C代码学习大纲(5)

记忆体管理

到目前为止我都刻意避开 Objective-C 的记忆体管理议题。你可以唿叫物件上的 dealloc，但是若物件裡包含其他物件的指标的话，要怎么办呢?要释放那些物件所佔据的记忆体也是一个必须关注的问题。当你使用 Foundation framework 建立 classes 时，它如何管理记忆体?这些稍后我们都会解释。

注意：之前所有的範例都有正确的记忆体管理，以免你混淆。

Retain and Release(保留与释放)

Retain 以及 release 是两个继承自 NSObject 的物件都会有的 methods。每个物件都有一个内部计数器，可以用来追踪物件的 reference 个数。如果物件有 3 个 reference 时，不需要 dealloc 自己。但是如果计数器值到达 0 时，物件就得 dealloc 自己。[object retain] 会将计数器值加 1(值从 1 开始)，[object release] 则将计数器值减 1。如果唿叫 [object release] 导致计数器到达 0，就会自动 dealloc。

Fraction.m
...
-(void) dealloc {
printf( "Deallocing fraction\n" );
[super dealloc];
}
...

main.m
#import "Fraction.h"
#import
int main( int argc, const char *argv[] ) {
Fraction *frac1 = [[Fraction alloc] init];
Fraction *frac2 = [[Fraction alloc] init];
// print current counts
printf( "Fraction 1 retain count: %i\n", [frac1 retainCount] );
printf( "Fraction 2 retain count: %i\n", [frac2 retainCount] );
// increment them
[frac1 retain]; // 2
[frac1 retain]; // 3
[frac2 retain]; // 2
// print current counts
printf( "Fraction 1 retain count: %i\n", [frac1 retainCount] );
printf( "Fraction 2 retain count: %i\n", [frac2 retainCount] );
// decrement
[frac1 release]; // 2
[frac2 release]; // 1
// print current counts
printf( "Fraction 1 retain count: %i\n", [frac1 retainCount] );
printf( "Fraction 2 retain count: %i\n", [frac2 retainCount] );
// release them until they dealloc themselves
[frac1 release]; // 1
[frac1 release]; // 0
[frac2 release]; // 0
}

output

Fraction 1 retain count: 1
Fraction 2 retain count: 1
Fraction 1 retain count: 3
Fraction 2 retain count: 2
Fraction 1 retain count: 2
Fraction 2 retain count: 1
Deallocing fraction
Deallocing fraction

Retain call 增加计数器值，而 release call 减少它。你可以唿叫 [obj retainCount] 来取得计数器的 int 值。当当 retainCount 到达 0，两个物件都会 dealloc 自己，所以可以看到印出了两个 "Deallocing fraction"。

Dealloc

当你的物件包含其他物件时，就得在 dealloc 自己时释放它们。Objective-C 的一个优点是你可以传递讯息给 nil，所以不需要经过一堆防错测试来释放一个物件。

AddressCard.h

#import
#import
@interface AddressCard: NSObject {
NSString *first;
NSString *last;
NSString *email;
}
-(AddressCard*) initWithFirst: (NSString*) f
last: (NSString*) l
email: (NSString*) e;
-(NSString*) first;
-(NSString*) last;
-(NSString*) email;
-(void) setFirst: (NSString*) f;
-(void) setLast: (NSString*) l;
-(void) setEmail: (NSString*) e;
-(void) setFirst: (NSString*) f
last: (NSString*) l
email: (NSString*) e;
-(void) setFirst: (NSString*) f last: (NSString*) l;
-(void) print;
@end
AddressCard.m
#import "AddressCard.h"
#import
@implementation AddressCard
-(AddressCard*) initWithFirst: (NSString*) f
last: (NSString*) l
email: (NSString*) e {
self = [super init];
if ( self ) {
[self setFirst: f last: l email: e];
}
return self;
}
-(NSString*) first {
return first;
}
-(NSString*) last {
return last;
}
-(NSString*) email {
return email;
}
-(void) setFirst: (NSString*) f {
[f retain];
[first release];
ffirst = f;
}
-(void) setLast: (NSString*) l {
[l retain];
[last release];
llast = l;
}
-(void) setEmail: (NSString*) e {
[e retain];
[email release];
eemail = e;
}
-(void) setFirst: (NSString*) f
last: (NSString*) l
email: (NSString*) e {
[self setFirst: f];
[self setLast: l];
[self setEmail: e];
}
-(void) setFirst: (NSString*) f last: (NSString*) l {
[self setFirst: f];
[self setLast: l];
}
-(void) print {
printf( "%s %s <%S>
", [first cString],
[last cString],
[email cString] );
}
-(void) dealloc {
[first release];
[last release];
[email release];
[super dealloc];
}
@end
main.m
#import "AddressCard.h"
#import
#import
int main( int argc, const char *argv[] ) {
NSString *first =[[NSString alloc] initWithCString: "Tom"];
NSString *last = [[NSString alloc] initWithCString: "Jones"];
NSString *email = [[NSString alloc] initWithCString: "[email protected]"];
AddressCard *tom = [[AddressCard alloc] initWithFirst: first
last: last
email: email];
// we're done with the strings, so we must dealloc them
[first release];
[last release];
[email release];
// print to show the retain count
printf( "Retain count: %i\n", [[tom first] retainCount] );
[tom print];
printf( "\n" );
// free memory
[tom release];
return 0;
}

output

Retain count: 1
Tom Jones

如 AddressCard.m，这个範例不仅展示如何撰写一个 dealloc method，也展示了如何 dealloc 成员变数。

每个 set method 裡的叁个动作的顺序非常重要。假设你把自己当参数传给一个自己的 method(有点怪，不过确实可能发生)。若你先 release，「然后」才 retain，你会把自己给解构(destruct，相对于建构)!这就是为什么应该要 1) retain 2) release 3) 设值的塬因。

通常我们不会用 C 形式字串来初始化一个变数，因为它不支援 unicode。下一个 NSAutoreleasePool 的例子会用展示正确使用并初始化字串的方式。

这只是处理成员变数记忆体管理的一种方式，另一种方式是在你的 set methods 裡面建立一份拷贝。

Autorelease Pool

当你想用 NSString 或其他 Foundation framework classes 来做更多程式设计工作时，你需要一个更有弹性的系统，也就是使用 Autorelease pools。

当开发 Mac Cocoa 应用程式时，autorelease pool 会自动地帮你设定好。

main.m
#import
#import
#import
int main( int argc, const char *argv[] ) {
NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
NSString *str1 = @"constant string";
NSString *str2 = [NSString stringWithString: @"string managed by the pool"];
NSString *str3 = [[NSString alloc] initWithString: @"self managed string"];
// print the strings
printf( "%s retain count: %x\n", [str1 cString], [str1 retainCount] );
printf( "%s retain count: %x\n", [str2 cString], [str2 retainCount] );
printf( "%s retain count: %x\n", [str3 cString], [str3 retainCount] );
// free memory
[str3 release];
// free pool
[pool release];
return 0;
}

output

constant string retain count: ffffffff
string managed by the pool retain count: 1
self managed string retain count: 1

如果你执行这个程式，你会发现几件事：第一件事，str1 的 retainCount 为 ffffffff。

另一件事，虽然我只有 release str3，整个程式却还是处于完美的记忆体管理下，塬因是第一个常数字串已经自动被加到 autorelease pool 裡了。还有一件事，字串是由 stringWithString 产生的。这个 method 会产生一个 NSString class 型别的字串，并自动加进 autorelease pool。

千万记得，要有良好的记忆体管理，像 [NSString stringWithString: @"String"] 这种 method 使用了 autorelease pool，而 alloc method 如 [[NSString alloc] initWithString: @"String"] 则没有使用 auto release pool。

在 Objective-C 有两种管理记忆体的方法， 1) retain and release or 2) retain and release/autorelease。

对于每个 retain，一定要对应一个 release 「或」一个 autorelease。

下一个範例会展示我说的这点。

Fraction.h
...
+(Fraction*) fractionWithNumerator: (int) n denominator: (int) d;
...
Fraction.m
...
+(Fraction*) fractionWithNumerator: (int) n denominator: (int) d {
Fraction *ret = [[Fraction alloc] initWithNumerator: n denominator: d];
[ret autorelease];
return ret;
}
...
main.m
#import
#import "Fraction.h"
#import
int main( int argc, const char *argv[] ) {
NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
Fraction *frac1 = [Fraction fractionWithNumerator: 2 denominator: 5];
Fraction *frac2 = [Fraction fractionWithNumerator: 1 denominator: 3];
// print frac 1
printf( "Fraction 1: " );
[frac1 print];
printf( "\n" );
// print frac 2
printf( "Fraction 2: " );
[frac2 print];
printf( "\n" );
// this causes a segmentation fault
//[frac1 release];
// release the pool and all objects in it
[pool release];
return 0;
}

output

Fraction 1: 2/5
Fraction 2: 1/3

在这个例子裡，此 method 是一个 class level method。在物件建立后，在它上面唿叫了 autorelease。在 main method 裡面，我从未在此物件上唿叫 release。

这样行得通的塬因是：对任何 retain 而言，一定要唿叫一个 release 或 autorelease。物件的 retainCount 从 1 起跳，然后我在上面唿叫 1 次 autorelease，表示 1 - 1 = 0。当 autorelease pool 被释放时，它会计算所有物件上的 autorelease 唿叫次数，并且唿叫相同次数的 [obj release]。

如同註解所说，不把那一行註解掉会造成分段错误(segment fault)。因为物件上已经唿叫过 autorelease，若再唿叫 release，在释放 autorelease pool 时会试图唿叫一个 nil 物件上的 dealloc，但这是不允许的。最后的算式会变为：1 (creation) - 1 (release) - 1 (autorelease) = -1

管理大量暂时物件时，autorelease pool 可以被动态地产生。你需要做的只是建立一个 pool，执行一堆会建立大量动态物件的程式码，然后释放这个 pool。你可能会感到好奇，这表示可能同时有超过一个 autorelease pool 存在。

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