Cocos2d-x内存管理解说在ios开发中

使用过 Cocos2d-x 都知道，其中有一套自己实现的内存管理机制，不同于一般 C++ 的编写常规，而在使用前，了解其原理是有必要的，网上已经有很多对内部实现详细解说的文章。而对于使用者而言，并不需要对其内部有很深的了解，注重其“机制”，而非内部实现，在这里只是简单的聊一聊它的管理方式以及使用，固为浅说。

无用对象 与 管理对象

Cocos2d-x 将会在下一帧自动清理无用的对象，什么是无用的对象，通过 create() 方法创建的就是无用的对象。

为了简要说明，代码的组织设计一切从简，我们创建了两个辅助类和一个容器类 BaseLayer，在 BaseLayer 之上管理内部对象，并观察它是怎么自动管理对象的。实现了其 构造函数 方法和 析构函数，并做些日志打印，以方便我们观察：

1. 1.class LSLayer: public CCNode {
2. 2.public:
3. 3.    virtual bool init() {
4. 4.        CCLog("LSLayer().init()");
5. 5.        return true;
6. 6.    };
7. 7.
8. 8.    CREATE_FUNC(LSLayer);
9. 9.
10. 10.    LSLayer(){
11. 11.        CCLog("LSLayer().()");
12. 12.    };
13. 13.    ~LSLayer() {
14. 14.        CCLog("LSLayer().~()");
15. 15.    };
16. 16.};
17. 17.
18. 18.class LSSprite: public CCNode {
19. 19.public:
20. 20.    virtual bool init() {
21. 21.        CCLog("LSSprite().init()");
22. 22.        return true;
23. 23.    };
24. 24.
25. 25.    CREATE_FUNC(LSSprite);
26. 26.
27. 27.    LSSprite(){
28. 28.        CCLog("LSSprite().()");
29. 29.    };
30. 30.    ~LSSprite() {
31. 31.        CCLog("LSSprite().~()");
32. 32.    };
33. 33.};
34. 34.
35. 35.class BaseLayer: public CCLayer {
36. 36.public:
37. 37.    virtual bool init(){
38. 38.        CCLog("BaseLayer().init()");
39. 39.        // 我们创建了两个 “无用”对象
40. 40.        LSLayer* layer = LSLayer::create();
41. 41.        LSSprite* sprite = LSSprite::create();
42. 42.        // 使用了 layer 变为受“管理”的对象
43. 43.        this->addChild(layer);
44. 44.
45. 45.        return true;
46. 46.    };
47. 47.
48. 48.    CREATE_FUNC(BaseLayer);
49. 49.
50. 50.    BaseLayer(){
51. 51.        CCLog("BaseLayer().()");
52. 52.    };
53. 53.    ~BaseLayer(){
54. 54.        CCLog("BaseLayer().~()");
55. 55.    };
56. 56.};

如上所示，我们在 BaseLayer 中创建了两个对象， layer 和 sprite，而只使用了 layer ，如果要运行上面的 BaseLayer 代码，我们需要创建一个 BaseLayer 的层对象，并将它添加到运行的场景或者层中： addChild(BaseLayer::create());，以保证 BaseLayer 开始运行，现在我们分析一下运行的结果：

1. 1.// 由 addChild(BaseLayer::create()); 方法开始，创建并初始化了 BaseLayer 层
2. 2.cocos2d-x debug info [BaseLayer().()]
3. 3.cocos2d-x debug info [BaseLayer().init()]
4. 4.// BaseLayer init 方法我们创建了两个对象
5. 5.cocos2d-x debug info [LSLayer().()]
6. 6.cocos2d-x debug info [LSLayer().init()]
7. 7.cocos2d-x debug info [LSSprite().()]
8. 8.cocos2d-x debug info [LSSprite().init()]
9. 9.// 对象创建完成，紧接着这“无用”对象便已经释放了，而另一个已经使用的对象没有释放
10. 10.cocos2d-x debug info [LSSprite().~()]

通过上面两个例子对比，对 cocos2d-x 的对象管理有了初步的认识，它会自动清理 “无用对象”。为了区分概念，我们将另一种对象称之为 “管理对象”，它是受管理的，有用的对象。比如上文中的 layer。

这也算初步认识，当然，这至少解决了我们这样一个疑问：我们在场景初始化的时候，通过 create() 创建了成员变量，以备需要的时候使用，但发现在使用的时候这个对象已经不存在了，从而导致程序崩溃。

管理对象不用之时立即回收

我们再继续演变 BaseLayer 的实现，以方便我们观察在每一帧对象的情况，添加实现了定时器功能：

1. 1.class BaseLayer2: public CCLayer {
2. 2.public:
3. 3.    virtual bool init(){
4. 4.        CCLog("BaseLayer2().init()");
5. 5.        // 启用定时器，自动在每一帧调用 update 方法
6. 6.        this->scheduleUpdate();
7. 7.        return true;
8. 8.    };
9. 9.
10. 10.    // 定义 update 统计
11. 11.    int updateCount;
12. 12.    LSLayer* layer;
13. 13.    LSSprite* sprite;
14. 14.
15. 15.    virtual void update(float fDelta){
16. 16.        // 为了方便观察，不让 update 内部无止境的打印下去
17. 17.        if (updateCount < 3){
18. 18.            updateCount ++;
19. 19.            CCLog("update index: %d", updateCount);
20. 20.
21. 21.            // 在不同的帧做相关操作，以便观察
22. 22.            if (updateCount == 1){
23. 23.                layer = LSLayer::create();
24. 24.                this->addChild(layer);
25. 25.                sprite = LSSprite::create();
26. 26.
27. 27.            } else if (updateCount == 2){
28. 28.                this->removeChild(layer, true);
29. 29.
30. 30.            } else if (updateCount == 3){
31. 31.
32. 32.            }
33. 33.
34. 34.            CCLog("update index: %d end", updateCount);
35. 35.        }
36. 36.    };
37. 37.
38. 38.    CREATE_FUNC(BaseLayer2);
39. 39.
40. 40.    BaseLayer2():
41. 41.        updateCount(0),
42. 42.        layer(NULL),
43. 43.        sprite(NULL)
44. 44.    {
45. 45.        CCLog("BaseLayer2().()");
46. 46.    };
47. 47.    ~BaseLayer2(){
48. 48.        CCLog("BaseLayer2().~()");
49. 49.    };
50. 50.};
51. 51.
52. 52.// 打印如下
53. 53.cocos2d-x debug info [BaseLayer2().()]
54. 54.cocos2d-x debug info [BaseLayer2().init()]
55. 55.// 第一帧创建两个对象
56. 56.cocos2d-x debug info [update index: 1]
57. 57.cocos2d-x debug info [LSLayer().()]
58. 58.cocos2d-x debug info [LSLayer().init()]
59. 59.cocos2d-x debug info [LSSprite().()]
60. 60.cocos2d-x debug info [LSSprite().init()]
61. 61.cocos2d-x debug info [update index: 1 end]
62. 62.// 我们看到 sprite 无用对象在 第一帧和第二帧之间被释放
63. 63.cocos2d-x debug info [LSSprite().~()]
64. 64.cocos2d-x debug info [update index: 2]
65. 65.// 在第二帧移除管理对象，可以看到它是立即释放，在 index: 2 end 之前
66. 66.cocos2d-x debug info [LSLayer().~()]
67. 67.cocos2d-x debug info [update index: 2 end]
68. 68.cocos2d-x debug info [update index: 3]
69. 69.cocos2d-x debug info [update index: 3 end]

与无用对象不同的是，管理对象在不用之时，立即释放，这决定着如果想在其它地方使用此对象，在“完全”不用之前，一定要有所作为。重写 update 方法如下：

1. 1.virtual void update(float fDelta){
2. 2.    // 为了方便观察，不让 update 内部无止境的打印下去
3. 3.    if (updateCount < 3){
4. 4.        updateCount ++;
5. 5.        CCLog("update index: %d", updateCount);
6. 6.
7. 7.        // 在不同的帧做相关操作，以便观察
8. 8.        if (updateCount == 1){
9. 9.            layer = LSLayer::create();
10. 10.            this->addChild(layer);
11. 11.            sprite = LSSprite::create();
12. 12.            CCLog("%d", layer);
13. 13.        } else if (updateCount == 2){
14. 14.            layer->retain();
15. 15.            this->removeChild(layer, true);
16. 16.            CCLog("%d", layer);
17. 17.        } else if (updateCount == 3){
18. 18.            layer->release();
19. 19.            if (layer){
20. 20.                CCLog("%d", layer);
21. 21.            }
22. 22.        }
23. 23.
24. 24.        CCLog("update index: %d end", updateCount);
25. 25.    }
26. 26.};
27. 27.
28. 28./// 打印如下
29. 29.cocos2d-x debug info [update index: 1]
30. 30.cocos2d-x debug info [LSLayer().()]
31. 31.cocos2d-x debug info [LSLayer().init()]
32. 32.cocos2d-x debug info [LSSprite().()]
33. 33.cocos2d-x debug info [LSSprite().init()]
34. 34.cocos2d-x debug info [147867424]
35. 35.cocos2d-x debug info [update index: 1 end]
36. 36.cocos2d-x debug info [LSSprite().~()]
37. 37.cocos2d-x debug info [update index: 2]
38. 38.// 第二帧并没有释放 layer，因为它还是有用的管理对象
39. 39.cocos2d-x debug info [147867424]
40. 40.cocos2d-x debug info [update index: 2 end]
41. 41.cocos2d-x debug info [update index: 3]
42. 42.// 完全弃用，立即释放
43. 43.cocos2d-x debug info [LSLayer().~()]
44. 44.// 但是 layer 对象的地址还是可用的
45. 45.cocos2d-x debug info [147867424]
46. 46.cocos2d-x debug info [update index: 3 end]

在完全不用之前，要有所作为。 如果我们将第二帧中的 layer->retain(); 放在 this->removeChild(layer, true); 之后呢，我们知道在 removeChild 之后是立即释放的，此时 layer 对象已经不存在了，而 layer 所指向的内存地址是个无效地址。如果你的程序继续运行，那么一定会出现内存错误。

如果程序直接错误异常退出，倒也罢了，怕就怕，程序可能继续运行，layer 虽然是无效地址，但并不是 NULL，可能所指向的地址可用，可能还能继续执行，更可能的还能继续 layer->retain(); 操作。这会影响我们的判断，程序真的有问题么。如果留下了这种隐患，那么排除错误的难度会大大加深。比如程序莫名其妙的退出，时好时坏！（经过一叶的测试，这种情况是可能发生的，而且频率相当高，测试平台：Linux 平台，Android平台可能性稍低）

第三帧我们通过 if (layer) 判断对象是否可用，如果可用我们继续操作 layer ，这样的使用方式也将会留下内存隐患，因为这样的判断是能通过的，但却是 不一定 能够正确使用的。

一般而言，我们不一定需要 if(layer) 诸如此类的判断，这也是不推荐的。管理对象，谁使用，那么谁就是可控的！如果在对象销毁之前 谁 retain() ，那么在 release() 之前，它无需判断即可使用。谁 addXXX 使用，一般能通过 getXXX 获取。

简而言之，谁使用（引用），你就找谁就行了，不论是获取，或者移除。

我们前面所言，管理对象不用之时，立即回收，那么我们在同一帧使用，然后移除呢？我们继续改写 update 方法，验证想法：

1. 1.virtual void update(float fDelta){
2. 2.    // 为了方便观察，不让 update 内部无止境的打印下去
3. 3.    if (updateCount < 3){
4. 4.        updateCount ++;
5. 5.        CCLog("update index: %d", updateCount);
6. 6.
7. 7.        // 在不同的帧做相关操作，以便观察
8. 8.        if (updateCount == 1){
9. 9.            layer = LSLayer::create();
10. 10.            this->addChild(layer);
11. 11.            this->removeChild(layer, true);
12. 12.        } else if (updateCount == 2){
13. 13.
14. 14.        } else if (updateCount == 3){
15. 15.
16. 16.        }
17. 17.
18. 18.        CCLog("update index: %d end", updateCount);
19. 19.    }
20. 20.};
21. 21.
22. 22./// 其打印如下
23. 23.cocos2d-x debug info [update index: 1]
24. 24.cocos2d-x debug info [LSLayer().()]
25. 25.cocos2d-x debug info [LSLayer().init()]
26. 26.cocos2d-x debug info [update index: 1 end]
27. 27.// layer 在两帧之间释放，也既是在一下帧自动清理
28. 28.cocos2d-x debug info [LSLayer().~()]
29. 29.cocos2d-x debug info [update index: 2]
30. 30.cocos2d-x debug info [update index: 2 end]

这里我们在同一帧 addChild 并且随之 removeChild，那么 layer 的性质又是如何，我们知道 管理对象 在不用之时会立即释放，但在这里并没有立即释放，那说明什么，说明 layer 并不是管理对象，还只是无用对象，并且在这一帧结束时，或者说在 帧过度 的时候，并没有使用，可想而知，在 帧过度的时候，其内部做了些处理，首先自动清理无用对象，或者将以使用的无用对象变成管理对象，而在以后的帧，如果在管理对象不用之时，将会立即释放。

现在来看一看稍微复杂点的结构会如何。

1. 1.// 在不同的帧做相关操作，以便观察
2. 2.if (updateCount == 1){
3. 3.    layer = LSLayer::create();
4. 4.    sprite = LSSprite::create();
5. 5.    layer->addChild(sprite);
6. 6.    addChild(layer);
7. 7.} else if (updateCount == 2){
8. 8.
9. 9.    this->removeChild(layer, true);
10. 10.} else if (updateCount == 3){
11. 11.
12. 12.}
13. 13.
14. 14./// 打印如下
15. 15.cocos2d-x debug info [update index: 2]
16. 16.cocos2d-x debug info [LSLayer().~()]
17. 17.cocos2d-x debug info [LSSprite().~()]
18. 18.cocos2d-x debug info [update index: 2 end]

我们创建了两个对象 layer 和 sprite，将 sprite 添加到 layer，并把通过 addChild(layer) 使用 layer，可以看到，在第二帧移除 layer 的时候，立即释放了 layer 和 sprite 对象。这也是 cocos2d-x 自动管理所实现的功能，在 使用者 不用的时候，它也将会解除对其它对象的使用。

基于以上情况，做些变形：

1. 1.// 在不同的帧做相关操作，以便观察
2. 2.if (updateCount == 1){
3. 3.    layer = LSLayer::create();
4. 4.    sprite = LSSprite::create();
5. 5.    layer->addChild(sprite);
6. 6.} else if (updateCount == 2){
7. 7.    this->removeChild(layer, true);
8. 8.} else if (updateCount == 3){
9. 9.
10. 10.}
11. 11.
12. 12./// 打印如下
13. 13.cocos2d-x debug info [update index: 1 end]
14. 14.cocos2d-x debug info [LSLayer().~()]
15. 15.cocos2d-x debug info [LSSprite().~()]
16. 16.cocos2d-x debug info [update index: 2]
17. 17.cocos2d-x debug info [update index: 2 end]

创建了两个对象 layer 和 sprite，将 sprite 添加到 layer 之中，而对 layer 不做处理，我们知道 layer 在第一帧结束后，会自动释放，所以也会释放其所引用的 sprite，而此时 sprite 的性质就有点微妙了。它在帧过度之间是怎么处理的，它是不是我们这所说的无用对象呢？哈！如果 layer 首先被自动管理，那么它会首先回收，并取消对 sprite 的引用，那么 sprite 就是个无用对象，被自动回收。如果 sprite 首先被自动管理，那么它将会先变成一个管理对象，然后在 layer 自动释放并取消对 sprite 引用的时候，被立即释放。从效果上来说，都是一帧之内完成的。但具体是哪种情况呢？我不知晓 : p 也不用知晓 ~ 所谓不知为不知，是知也 ～

写在后面

自动管理，所谓自动管理就是通过 create() 方法创建的对象（当然其内部是通过 autorelease() 方法标示，create 只是提供一个统一的创建对象方式），而什么又是有用无用呢，文中我们看到 retain() 和 release()，而这就是有用无用的实现原理，使用就 retain ，移除使用就用 release，再细究内部，可知里面维护了一个引用计数，从而判断是否被使用 ，而前文我们知道 layer->addChild(obj)，那么 obj 就为 layer 所用，究其本质，也是其内部调用了其 retain 等方法，可以阅读官方相关文档，有详细的说明，而本文多是以抽象的概念解说其设计理念，从使用者的角度分析在使用过程中可能会出现的问题，因为要想达到相同的自动管理效果，实现方式可以有很多种。别太注重细节，如果有什么疑问，可以像这样，通过几个小例程去验证我们的想法。对于本文，也只是我对 cocos2d-x 自动管理的理解，如果在实现和概念上有什么说的不对，还请指出，毕竟是 浅说 ～

cocos2d-x 主要以 CCNode 为基类的树形结构组织管理，所以本文所创建的例程，基于 CCNode 编写，当然内存的自动管理还有很多内容，比如缓存的实现，消息机制对象的生命周期等。但基于谁使用，谁处理的原则，思路倒也明晰 ~