obj-c编程11:内存管理和ARC(自动引用计数)

乖乖隆地洞，这篇文章内容可是不得了，内存管理哦！首先，这个要是搞不明白，你就等着进程莫名其妙的挂死，或是疯狂申请内存却不释放，结果被OS杀死，不管是“自杀”还是“他杀”，都不是那么好玩的哦。其次要记住这可不是windows 中的内存管理（Win32 api）,也不是linux中C like的内存管理方法。这个比他们都“高级”的多啊！但是没有ruby的高级，也没有ruby的简单，如果mac编程用ruby的就好了，这不搞出一个雨燕(SWFIT)来啊！

在Xcode4.2发布前，内存管理的确是令人恐怖的主题，都把细节推给我们码农了啊。随着4.2的发布，加入了新的自动应用计数特性（Automatic Reference Counting，ARC），码农门不再脱发着思考内存管理问题鸟。

obj-c基本内存管理模型有以下3种：

1 自动垃圾收集

2 收工引用计数和自动释放池

3 自动引用计数(ARC)

我们依次来看一下吧。

【1】自动垃圾收集

存在于obj-c 2.0中，iOS里不支持垃圾收集（不知现在是否如此哦），仅os x支持。当进程运行到某个低内存的临界点时，自动开始清理垃圾，这是一个计算密集过程，可能导致进程挂起，所以不推荐使用该特性鸟。

【2】手动管理内存计数

一般的当对象创建时，初始引用计数为1，以后每当引用一次该对象需要为该对象的引用计数加1，可以给该对象发送retain消息：

[myobj retain];

当不在需要该对象时，给其发送release消息使其引用计数减1:

[myobj release];

当对象引用计数为0时，理论上该对象不会再被使用，因为没有东西引用到它，他彻底沦为“宅对象”喽。所以可以释放其内存，通过给该对象发送dealloc消息完成这个操作。大多数情况下对象会继承NSObject的dealloc方法，当然如果类覆写了dealloc方法完成自己的析构，则当仁不让的会调用新的方法。

在手工管理引用计数时，要注意F库中一些方法会隐式的增加对象的引用计数，同样一些方法会隐式减少引用计数。

引用计数为0的引用称为悬挂指针（dangling pointer）的引用。如果给已释放的对象发送release消息，则会引起过度释放对象，会导致程序崩溃。

2.1自动释放池：设想下这种情况：方法返回一个在其中alloc的对象。这时虽然该方法不再使用这个对象，但不能释放它，因为该对象会作为该方法的返回值。NSAutoreleasePool类创建的目的就是希望能解决这个问题。通过给自动释放池发送drain消息，自动释放池中的对象会被清理和释放。

通过给对象发送autorelease消息，可以将其手动添加到自动释放池维护的对象列表中：[my_obj autorelease];

并不是所有新创建的对象都会被自动添加到自动释放池中，任何以alloc，copy，mutableCopy和new为前缀的方法创建的对象都不会被自动添加到池中。在这种情况下，我们说你拥有这个对象。当你拥有一个对象时，你必须自己负责这个对象，so你需要在使用完后自己释放这些对象的内存：主动给对象发送release消息或发送autorelease将其加入到自动释放池中，下面上代码：

#import <Foundation/Foundation.h>

int main(int argc,char *argv[])
{
	NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
	NSString *str0 = [[NSString alloc] init];

	//alloc方法不会自动加到池中，所以要手动释放
	[str0 release];

	[pool drain];
	return 0;
}

此代码表明在代码开始位置创建自动释放池，在进程返回前，代码结束位置清理自动释放池。值得注意的是以上代码编译时不可以加 -fobjc-arc选项，也就是不能与ARC机制同时使用哦，否则编译会出错的：

apple@kissAir: objc_src$clang -fobjc-arc -framework Foundation 5.m -o 5

5.m:5:2: error: 'NSAutoreleasePool' is unavailable: not available in automatic

reference counting mode

NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];

^

/System/Library/Frameworks/Foundation.framework/Headers/NSAutoreleasePool.h:8:12:note:

declaration has been explicitly marked unavailable here

@interface NSAutoreleasePool : NSObject {

^

在遇到将一个对象作为方法的返回时，我们可以用明确的代码来表示将其放入自动释放池中，确保当起引用计数为0时且pool收到drain消息时能够自动释放：

//in some method:

Some_class *ret = [[Some_class alloc] init] autorelease];

或者在实际返回时再加入：

return [ret autorelease];

2.2 事件循环和内存分配：Cocoa和ios进程运行在事件循环中，类似于windows的事件循环，比如按下一个按钮事件。每当一个新事件发生时，系统会创建一个新的自动释放池，然后可能会调用你代码中的一些方法来处理该事件。当处理完事件，并从你的方法返回后，系统在等待下一个事件发生的间隙，会清理自动释放池哦。这意味着除非对象使用retain否则无法在清空自动释放池的过程中存活下来啦。下面看一个例子：

#import <UIKit/UIKit.h>
@interface myView:UIView
	@property (nonatomic,retain)NSMutableArray *data;
@end

假设在实现内部已经用synthesize对data属性进行了同步，再假定viewDidLoad方法会在视图载入内存是被系统调用，则在该方法中有：

data = [NSMutableArray array];

可是这样有个问题，就是前面提到的F库得方法会默认创建自动释放的对象，array创建的是一个自动释放的数组，该数组会在当前事件结束后被立即释放。为了保证数组在事件循环中还能存在，可以使用下面3中方法中的任何一种：

1. data = [[NSMutableArray array] retain]; //用retain后引用不会为0，所以不会被释放掉哦

2. data = [[NSMutableArray alloc] init]; //前面说过的alloc开头的方法不会加入自动释放池中哦

3. self.data = [NSMutableArray array];

注意最后一种方法，没有直接使用实例变量data，而是通过data属性赋值的，而data属性前面使用了retain特性，所以自动释放的数组会被保持。但是不管用3种方法的哪一种，都需要覆盖dealloc方法用于在实际销毁myView对象时释放数组哦：

-(void)dealloc{
	[data release];
	[super dealloc];
}

还是要记得调用父类中的dealloc啊！在手工引用计数环境中，可以为属性添加atomic(默认)或nonatomic特性，也可以添加assign（默认），retain和copy特性。当使用设置方法为属性赋值时我们来看看assign，retain和copy 3种特性实现上的不同：

self.property = new_value;
//assign way:
property = new_value;

//retain way:
if(property != new_value){
	[property release];
	property = [new_value retain];
}

//copy way:
if(property != new_value){
	[property release];
	property = [new_value copy];
}

最后对手工内存管理（即不使用垃圾回收或ARC特性）规则做一个总结：

1 如果需要保持一个对象不被销毁，可以使用retain，但在使用完对象后需要手动release进行释放；

2 给对象发送release不一定会销毁该对象，除非该对象的引用计数等于0，这时系统会发生dealloc消息给该对象；

3 对于使用了retain，copy，mutableCopy，alloc或new方法的任何对象，以及具有retain和copy特性的属性进行释放时，需要覆写dealloc方法；

4 如果在方法中返回一个对象（该方法不需要该对象），则可以给该对象发送autorelease消息标记这个对象延迟释放，autorelease消息不会影响到对象的引用计数；

5 当进程终止时，该进程内存中的所有对象都会被释放（貌似是废话）；

6 当开发cocoa或iOS程序时，自动释放池会随着每次事件发送而创建和清空，在此情况下，如果要使自动释放池被清空后自动释放的对象还能够存在，对象需要使用retain方法。只要对象的引用计数大于发送autorelease消息的数量，就能够在池清理后生存下来。

【3】ARC

自动引用计数ARC可以避免收工引用计数的一些潜在陷阱，但原来的引用计数仍然被维护和跟踪。然而系统会检测出何时需要保持对象，合适需要释放对象，这些你都不用担心鸟。你也不必担心返回了方法内创建的对象，编译器会管理好对戏的内存，编译器会通过生成正确的代码去自动释放或保持返回的对象（对于其他对象也是类似）。我们首先要引出强变量和弱变量2个概念：

强变量：通常在ARC中所有指针变量都是强变量。将对象引用obj_new赋值给obj_old会使obj_new对象自动保持，同时旧对象obj_old会在被赋值千被释放。强变量默认会被初始化为0，无论他是实例变量、局部变量还是全局变量这都成立。我们看以下代码：

Some_class *obj0 = [[Some_class alloc] init];
Some_class *obj1 = [[Some_class alloc] init];

obj0 = obj1;

当手工管理内存时上述代码会导致obj0对象的引用丢失，随后他的值被覆盖，从而产生内存泄露，即一个变量不再被引用，但又不能够释放。如果使用ARC，obj0和obj1都是强变量，前面赋值其实会是这样：

[obj1 retain];
[obj0 release];
obj0 = obj1;

但你不会在代码中实际看到上述代码，编译器在后台帮你做了这些，你只要写赋值语句就行啦。

因为所有对象默认都是强变量，所以不需要先声明，但你仍然可以使用关键字__strong:

__strong Some_class *obj;

但是默认属性不是strong，而是unsafe_unretained(相当于assign)，所以如果有必要你需要这样为属性声明strong特性：

@property(strong,nonatomic) Some_class *obj;

编译器会保证事件循环中通过强属性对赋值执行保持操作，从而属性对象可以存活下来。带有unsafe_unretained（相当于assign）或weak的属性不会执行这些操作。

弱变量：在一些情况下，2个对象都持有彼此的强引用时，会产生循环保持（retain cycle），这样2个对象都不可以被销毁，即使其中一个已经不再被使用了。解决这个问题可以通过在2个对象间建立弱引用的方法解决。我们可以在父对象到子对象间使用强引用，而子对象到父对象间使用弱引用，这样就没有循环保持，弱变量也不能阻止引用的对象被销毁，在这里即是子对象无法阻止父对象被销毁。此时子对象会被系统自动设置为nil，这也避免了无意给它发送消息引起崩溃的问题。因为给nil对象发送消息不会有反应哦。

可以使用__weak关键字声明一个弱变量：

__weak Some_class *obj;

或者为属性指定weak特性：

@property(weak,nonatomic) Some_class *obj;

需要注意的是，在ios4和os x 10.6中不支持弱变量，此时你仍然可以为属性使用unsafe_unretained(或assign）特性，或者将变量声明为__unsafe_unretained,然而这时当引用的对象被销毁时，变量不再被清零喽（即被置为nil）。

细心地看客或许已经注意到，本系列到目前为止几乎所有代码都会在main中有@autoreleasepool指令，该指令围住的语句块定义了自动释放池的上下文，在自动释放池块结束的时候，任何在这个上下文中创建的对象都会被自动销毁。（除非编译器在自动释放块结束后还需要保证这个对象存在）我们可以在产生大量临时对象的地方使用这一机制：

for(i = 0;i < n;++i){
  @autoreleasepool{
    //处理大量临时变量
  }
}

在本文开始处提到，cocoa和ios应用运行在事件循环中，为了处理新的事件，系统会创建一个新的自动释放池上下文，在事件结束的时候，自动释放池上下文已经结束，意味着自动释放对象可能被销毁。使用ARC，这些都会在“底层”发生，你无需为此担心。

ARC很好，但其与ARC之前的代码兼容性如何呢？我们说只要非ARC代码与标准的cocoa命名规则一致，都会运行良好。当ARC遇到方法调用时会检查方法名，如果名字以alloc、new、copy、mutableCopy或init开头时，它会假定这些方法返回对象的所有者给方法的调用者。（即意思为这些返回的对象需要自己手动释放？ARC不会自动释放这些对象？）除非你使用的方法不符合标准的命名规则，此时，需要使用隐性通知编译器该方法会返回对象的拥有者（以便让编译器不会自动释放返回的方法？）。最后要注意的的是，如果你试图合成属性，而属性的名字是以上面提到的特殊词开头的话，编译器会提示一些错误哦。