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obj-c編程11:內存管理和ARC(自動引用計數)
乖乖隆地洞，這篇文章內容可是不得了，內存管理哦！首先，這個要是搞不明白，你就等著進程莫名其妙的掛死，或是瘋狂申請內存卻不釋放，結果被OS殺死，不管是“自殺”還是“他殺”，都不是那麼好玩的哦。其次要記住這可不是windows 中的內存管理（Win32 api）,也不是linux中C like的內存管理方法。這個比他們都“高級”的多啊！但是沒有ruby的高級，也沒有ruby的簡單，如果mac編程用ruby的就好了，這不搞出一個雨燕(SWFIT)來啊！
在Xcode4.2發布前，內存管理的確是令人恐怖的主題，都把細節推給我們碼農了啊。隨著4.2的發布，加入了新的自動應用計數特性（Automatic Reference Counting，ARC），碼農門不再脫發著思考內存管理問題鳥。
obj-c基本內存管理模型有以下3種：
1 自動垃圾收集
2 收工引用計數和自動釋放池
3 自動引用計數(ARC)
我們依次來看一下吧。
【1】自動垃圾收集
存在於obj-c 2.0中，iOS裏不支持垃圾收集（不知現在是否如此哦），僅os x支持。當進程運行到某個低內存的臨界點時，自動開始清理垃圾，這是一個計算密集過程，可能導致進程掛起，所以不推薦使用該特性鳥。
【2】手動管理內存計數
一般的當對象創建時，初始引用計數為1，以後每當引用一次該對象需要為該對象的引用計數加1，可以給該對象發送retain消息：
[myobj retain];
當不在需要該對象時，給其發送release消息使其引用計數減1:
[myobj release];
當對象引用計數為0時，理論上該對象不會再被使用，因為沒有東西引用到它，他徹底淪為“宅對象”嘍。所以可以釋放其內存，通過給該對象發送dealloc消息完成這個操作。大多數情況下對象會繼承NSObject的dealloc方法，當然如果類覆寫了dealloc方法完成自己的析構，則當仁不讓的會調用新的方法。
在手工管理引用計數時，要注意F庫中一些方法會隱式的增加對象的引用計數，同樣一些方法會隱式減少引用計數。
引用計數為0的引用稱為懸掛指針（dangling pointer）的引用。如果給已釋放的對象發送release消息，則會引起過度釋放對象，會導致程序崩潰。
2.1自動釋放池：設想下這種情況：方法返回一個在其中alloc的對象。這時雖然該方法不再使用這個對象，但不能釋放它，因為該對象會作為該方法的返回值。NSAutoreleasePool類創建的目的就是希望能解決這個問題。通過給自動釋放池發送drain消息，自動釋放池中的對象會被清理和釋放。
通過給對象發送autorelease消息，可以將其手動添加到自動釋放池維護的對象列表中：[my_obj autorelease];
並不是所有新創建的對象都會被自動添加到自動釋放池中，任何以alloc，copy，mutableCopy和new為前綴的方法創建的對象都不會被自動添加到池中。在這種情況下，我們說你擁有這個對象。當你擁有一個對象時，你必須自己負責這個對象，so你需要在使用完後自己釋放這些對象的內存：主動給對象發送release消息或發送autorelease將其加入到自動釋放池中，下麵上代碼：
#import <Foundation/Foundation.h>
int main(int argc,char *argv[])
{
NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
NSString *str0 = [[NSString alloc] init];
//alloc方法不會自動加到池中，所以要手動釋放
[str0 release];
[pool drain];
return 0;
}
此代碼表明在代碼開始位置創建自動釋放池，在進程返回前，代碼結束位置清理自動釋放池。值得注意的是以上代碼編譯時不可以加 -fobjc-arc選項，也就是不能與ARC機製同時使用哦，否則編譯會出錯的：
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 {
^
在遇到將一個對象作為方法的返回時，我們可以用明確的代碼來表示將其放入自動釋放池中，確保當起引用計數為0時且pool收到drain消息時能夠自動釋放：
//in some method:
Some_class *ret = [[Some_class alloc] init] autorelease];
或者在實際返回時再加入：
return [ret autorelease];
2.2 事件循環和內存分配：Cocoa和ios進程運行在事件循環中，類似於windows的事件循環，比如按下一個按鈕事件。每當一個新事件發生時，係統會創建一個新的自動釋放池，然後可能會調用你代碼中的一些方法來處理該事件。當處理完事件，並從你的方法返回後，係統在等待下一個事件發生的間隙，會清理自動釋放池哦。這意味著除非對象使用retain否則無法在清空自動釋放池的過程中存活下來啦。下麵看一個例子：
#import <UIKit/UIKit.h> @interface myView:UIView @property (nonatomic,retain)NSMutableArray *data; @end
假設在實現內部已經用synthesize對data屬性進行了同步，再假定viewDidLoad方法會在視圖載入內存是被係統調用，則在該方法中有：
data = [NSMutableArray array];
可是這樣有個問題，就是前麵提到的F庫得方法會默認創建自動釋放的對象，array創建的是一個自動釋放的數組，該數組會在當前事件結束後被立即釋放。為了保證數組在事件循環中還能存在，可以使用下麵3中方法中的任何一種：
1. data = [[NSMutableArray array] retain]; //用retain後引用不會為0，所以不會被釋放掉哦
2. data = [[NSMutableArray alloc] init]; //前麵說過的alloc開頭的方法不會加入自動釋放池中哦
3. self.data = [NSMutableArray array];
注意最後一種方法，沒有直接使用實例變量data，而是通過data屬性賦值的，而data屬性前麵使用了retain特性，所以自動釋放的數組會被保持。但是不管用3種方法的哪一種，都需要覆蓋dealloc方法用於在實際銷毀myView對象時釋放數組哦：
-(void)dealloc{
[data release];
[super dealloc];
}
還是要記得調用父類中的dealloc啊！在手工引用計數環境中，可以為屬性添加atomic(默認)或nonatomic特性，也可以添加assign（默認），retain和copy特性。當使用設置方法為屬性賦值時我們來看看assign，retain和copy 3種特性實現上的不同：
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];
}
最後對手工內存管理（即不使用垃圾回收或ARC特性）規則做一個總結：
1 如果需要保持一個對象不被銷毀，可以使用retain，但在使用完對象後需要手動release進行釋放；
2 給對象發送release不一定會銷毀該對象，除非該對象的引用計數等於0，這時係統會發生dealloc消息給該對象；
3 對於使用了retain，copy，mutableCopy，alloc或new方法的任何對象，以及具有retain和copy特性的屬性進行釋放時，需要覆寫dealloc方法；
4 如果在方法中返回一個對象（該方法不需要該對象），則可以給該對象發送autorelease消息標記這個對象延遲釋放，autorelease消息不會影響到對象的引用計數；
5 當進程終止時，該進程內存中的所有對象都會被釋放（貌似是廢話）；
6 當開發cocoa或iOS程序時，自動釋放池會隨著每次事件發送而創建和清空，在此情況下，如果要使自動釋放池被清空後自動釋放的對象還能夠存在，對象需要使用retain方法。隻要對象的引用計數大於發送autorelease消息的數量，就能夠在池清理後生存下來。
【3】ARC
自動引用計數ARC可以避免收工引用計數的一些潛在陷阱，但原來的引用計數仍然被維護和跟蹤。然而係統會檢測出何時需要保持對象，合適需要釋放對象，這些你都不用擔心鳥。你也不必擔心返回了方法內創建的對象，編譯器會管理好對戲的內存，編譯器會通過生成正確的代碼去自動釋放或保持返回的對象（對於其他對象也是類似）。我們首先要引出強變量和弱變量2個概念：
強變量：通常在ARC中所有指針變量都是強變量。將對象引用obj_new賦值給obj_old會使obj_new對象自動保持，同時舊對象obj_old會在被賦值千被釋放。強變量默認會被初始化為0，無論他是實例變量、局部變量還是全局變量這都成立。我們看以下代碼：
Some_class *obj0 = [[Some_class alloc] init]; Some_class *obj1 = [[Some_class alloc] init]; obj0 = obj1;
當手工管理內存時上述代碼會導致obj0對象的引用丟失，隨後他的值被覆蓋，從而產生內存泄露，即一個變量不再被引用，但又不能夠釋放。如果使用ARC，obj0和obj1都是強變量，前麵賦值其實會是這樣：
[obj1 retain]; [obj0 release]; obj0 = obj1;但你不會在代碼中實際看到上述代碼，編譯器在後台幫你做了這些，你隻要寫賦值語句就行啦。
因為所有對象默認都是強變量，所以不需要先聲明，但你仍然可以使用關鍵字__strong:
__strong Some_class *obj;
但是默認屬性不是strong，而是unsafe_unretained(相當於assign)，所以如果有必要你需要這樣為屬性聲明strong特性：
@property(strong,nonatomic) Some_class *obj;
編譯器會保證事件循環中通過強屬性對賦值執行保持操作，從而屬性對象可以存活下來。帶有unsafe_unretained（相當於assign）或weak的屬性不會執行這些操作。
弱變量：在一些情況下，2個對象都持有彼此的強引用時，會產生循環保持（retain cycle），這樣2個對象都不可以被銷毀，即使其中一個已經不再被使用了。解決這個問題可以通過在2個對象間建立弱引用的方法解決。我們可以在父對象到子對象間使用強引用，而子對象到父對象間使用弱引用，這樣就沒有循環保持，弱變量也不能阻止引用的對象被銷毀，在這裏即是子對象無法阻止父對象被銷毀。此時子對象會被係統自動設置為nil，這也避免了無意給它發送消息引起崩潰的問題。因為給nil對象發送消息不會有反應哦。
可以使用__weak關鍵字聲明一個弱變量：
__weak Some_class *obj;
或者為屬性指定weak特性：
@property(weak,nonatomic) Some_class *obj;
需要注意的是，在ios4和os x 10.6中不支持弱變量，此時你仍然可以為屬性使用unsafe_unretained(或assign）特性，或者將變量聲明為__unsafe_unretained,然而這時當引用的對象被銷毀時，變量不再被清零嘍（即被置為nil）。
細心地看客或許已經注意到，本係列到目前為止幾乎所有代碼都會在main中有@autoreleasepool指令，該指令圍住的語句塊定義了自動釋放池的上下文，在自動釋放池塊結束的時候，任何在這個上下文中創建的對象都會被自動銷毀。（除非編譯器在自動釋放塊結束後還需要保證這個對象存在）我們可以在產生大量臨時對象的地方使用這一機製：
for(i = 0;i < n;++i){
@autoreleasepool{
//處理大量臨時變量
}
}
在本文開始處提到，cocoa和ios應用運行在事件循環中，為了處理新的事件，係統會創建一個新的自動釋放池上下文，在事件結束的時候，自動釋放池上下文已經結束，意味著自動釋放對象可能被銷毀。使用ARC，這些都會在“底層”發生，你無需為此擔心。
ARC很好，但其與ARC之前的代碼兼容性如何呢？我們說隻要非ARC代碼與標準的cocoa命名規則一致，都會運行良好。當ARC遇到方法調用時會檢查方法名，如果名字以alloc、new、copy、mutableCopy或init開頭時，它會假定這些方法返回對象的所有者給方法的調用者。（即意思為這些返回的對象需要自己手動釋放？ARC不會自動釋放這些對象？）除非你使用的方法不符合標準的命名規則，此時，需要使用隱性通知編譯器該方法會返回對象的擁有者（以便讓編譯器不會自動釋放返回的方法？）。最後要注意的的是，如果你試圖合成屬性，而屬性的名字是以上麵提到的特殊詞開頭的話，編譯器會提示一些錯誤哦。
最後更新：2017-04-03 05:38:55