iOS內存管理

1.引用計數式內存管理的思考方式

• 本身生成的對象，本身持有
• 非本身生成的對象，本身也能持有
• 不在須要本身持有的對象時釋放
• 非本身持有的對象沒法釋放

2.alloc方法

+ alloc
+ allocWithZone:
class_creatInstance
calloc

調用alloc方法首先調用allocWithZone:類方法，而後調用class_creatInstance函數，最後調用calloc來分配內存塊。

3.retainCount/retain/release 方法

- retainCount
__CFDoExternRefOperation
CFBasicHashGetCountOfKey

-  retain
__CFDoExternRefOperation
CFBasicHashAddValue

- retainCount
__CFDoExternRefOperation
CFBasicHashRemoveValue //CFBasicHashRemoveValue 爲0時，-release調用dealloc

各個方法都經過同一個__CFDoExternRefOperation函數，調用一系列名稱類似的函數。而且從函數名看出蘋果採用散列表（引用計數表）來管理引用計數，表鍵值爲內存塊地址的散列值。然而GNUStep將引用計數保存在對象佔用內存塊頭部的變量中（objc_layout這個結構體中）。

• 內存塊頭部管理引用計數的好處：

  1. 少許代碼皆可完成
  2. 可以統一管理引用計數內存塊與對象內存塊。

• 引用技術表管理引用計數的好處：
  1. 對象內存快的分配無需考慮內存塊頭部

  1. 引用計數表各記錄中存有內存塊地址，可從各個記錄追溯到各個內存塊。

第二條特徵在調試時很重要，即便出現故障致使對象佔用的內存塊損壞，但只要引用計數表沒有被損壞，就可以確認各個內存塊的地址

4.autorelease方法

1. NSAutoreleasePool是經過以AutoreleasePoolPage爲結點的雙向鏈表來實現的。AutoreleasePoolPage是一個C++實現的類，類結構如圖：
   

   • magic 用來校驗 AutoreleasePoolPage 的結構是否完整。
   • next 指向最新添加的 autoreleased 對象的下一個位置，初始化時指向 begin()。
   • thread 指向當前線程。
   • parent 指向父結點，第一個結點的 parent 值爲 nil。
   • child 指向子結點，最後一個結點的 child 值爲 nil。
   • depth 表明深度，從 0 開始，日後遞增 1。
   • hiwat 表明 high water mark。
2. AutoreleasePoolPage每一個對象會開闢4096字節內存（也就是虛擬內存一頁的大小），除了實例變量所佔空間，剩下的空間所有用來儲存autorelease對象的地址內存結構如圖：
   

3. 在Cocoa框架中，NSRunloop每次循環過程當中NSAutoreleasePool對象被生成或廢棄。在大量產生autorelease對象時，只要不廢棄NSAutoreleasePool那麼生成的對象就不能被釋放，在此狀況下有時會產生內存不足的現象，所以有必要適當的生成，持有和廢棄NSAutoreleasePool。一般在使用Objective-C,不管調用哪個對象的autorelease/retain方法，實現上都是調用NSObject類的autorelease/retain實例方法，可是對於NSAutoreleasePool類，autorelease/retain實例方法已被重寫，所以運行時會出錯(exception)。autorelease實際上把對象的釋放時機交給NSAutoreleasePool管理，使用方法以下：

   • 生成並持有NSAutoreleasePool對象。

     NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init]; // 等同於 objc_autoreleasePoolPush()

   • 調用已分配對象的autorelease實例方法。

     id obj = [[NSObject alloc] init];
     [obj autorelease]; // 等同於 objc_autorelease()obj

   • 廢棄NSAutoreleasPool對象(自動調用分配對象的release)。

     [pool drain]; // 等同於 objc_autoreleasePoolPop(pool)

5.ARC規則

ARC(Automatic Reference Counting)是編譯階段自動作了retain/release，原先須要手動添加處理引用計數的代碼能夠自動地由編譯器完成，但實際上只有編譯器是沒法徹底勝任的，在此基礎上還須要Objective-C運行時庫協助。同一程序中按文件單位能夠選擇ARC有效和無效。Core Foundation中的malloc()或者free()等，仍是須要本身手動進行內存管理。ARC規則以下

1. 不能使用retain/release/retainCount/autorelease。
2. 不能使用NSAllocateObject/NSDeallocateObject。
3. 必須遵照內存管理的方法命名規則。
4. 不要顯式調用dealloc。
5. 使用@autoreleasepool塊代替NSAutoreleasePool。
6. 不能使用區域。
   雖然說ARC有效時，不能使用區域（NSZone)。無論ARC是否有效，區域在如今的運行時系統（編譯器宏__OBJC2__）中已單純的被忽略

7. 對象型變量不能做爲C語言結構體的成員。

   struct Data {
       NSMutableArray *array; /* error: ARC forbids Objective-C objs in structs or unions  NSMutableArray *array */
   }
   /* 要把對象型白能量加入到結構體成員中時，可強制轉換爲void *(見下一條規則)或是附加「__unsafe_unreatained」修飾符。可是附有「__unsafe_unreatained」修飾的變量不屬於編譯器的內存管理對象，可能形成內存泄露或者崩潰。*/
    struct Data {
       NSMutableArray __unsafe_unreatained *array; /
   }

8. 顯式轉換「id」 和 「void」。

   • 在MRC下"id"和"void *"能夠強制轉換，但在ARC下編譯器報錯，代碼以下：

     id obj = [[NSObject alloc] init];
     void *p = obj;   // ARC編譯報錯
     
     id o = p;  // ARC編譯報錯
     [o release];

   • ARC狀況下要用 "bridge轉換"，可是ARC不推薦此用法，這種轉換常常用在Objective-C和Core Foundation對象之間的相互變換。

     • __bridge轉換：只作類型轉換，在不改變對象的引用計數，可能會形成懸垂指針而致使程序崩潰。

     • __bridge_retained轉換：可以使目標變量也持有賦值對象。對象引用計數加1。如下是ARC和MRC等價的代碼

       // ARC
       id obj = [[NSObject alloc] init];
       void *p = (__bridge_retained void *)obj;
       // 等效 MRC 代碼
       id obj = [NSObject alloc] init];
       void *p = (void *)obj;
       [(id)p retain];

     • __bridge_transfer轉換：被轉換的變量所持有的對象在賦值給目標變量後隨之釋放。

       // ARC 
       ① (void)(__bridge_transfer id)p; //指定返回結果爲void ,不利用返回值 對象引用計數減1
       ② id obj = (__bridge_transfer id)p; // 若是返回值賦值給目標變量，轉換後對象引用計數不變
       // 等效 MRC 代碼
       ① [p release];
       ② id obj = (id)p; [obj retain];[(id)p release];

6.全部權修飾符

1. __strong修飾符：對對象實例的強引用，是id類型或對象類型的默認全部權修飾符。持有強引用的變量在超出其做用域時被廢棄，隨着強引用的失效，引用的對象
   會隨之釋放。

   // 如下兩行代碼是等效的
   id obj = [[NSObject alloc] init];
   id __strong obj = [[NSObject alloc] init];

2. __weak修飾符：提供弱引用，弱引用不能持有對象實例，與__strong修飾符相反。可用來解決循環引用形成的內存泄露問與題。
3. __unsafe_unretained修飾符：不安全的全部權修飾符，儘管ARC式的內存管理屬於編譯器的工做，但附有__unsafe_unretained修飾符的變量不屬於編譯器的內存管理對象，既不持有對象的強引用也不持有對象的弱引用，對象的可能隨時被釋放，訪問釋放的對象運行時會崩潰。

4. __autoreleasing修飾符：對象變量要爲自動變量（包含局部變量、函數以及方法參數）。利用「__objc_autoreleasePoolPrint()」調試autoreleasepool上的對象

   • 等價於MRC時調用對象的autorelease方法。如下兩段代碼等效:

     // MRC
     NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
     id obj = [[NSObject alloc] init];
     [obj autorelease];
     [pool drain];
     // ARC
     @autoreleasepool {
         id __autoreleasing obj = [[NSObject alloc] init];
     }

   • 顯式的附加__autoreleasing修飾符和顯式度附加__strong修飾符同樣「罕見」，有些狀況下非
     顯式的聲明__autoreleasing修飾符也是能夠的,這些狀況會自動將對象註冊到自動釋放池。
     1.非本身生成並持有的對象

     @autoreleasepool {
         id  obj = [NSMutableArray array];
         // 變量obj爲對象的強引用（默認__strong），編譯器判斷方法名後(非alloc/new等)自動註冊大autoreleasepool
     }

     2.id的指針和對象的指針（二級指針）在沒有顯示的指定時會被附加上__autoreleasing修飾符。

     NSError *error = nil; //全部權爲__strong類型
      NSError **pError = &error; //編譯出錯， NSError * (對象)默認爲_autoreleasing類型，賦值先後全部權不匹配。
      NSError * __strong *pError = &error; //編譯正確

     3.本身生成並持有的對象做爲返回值

     + (id)array {
         id obj = [[NSMutableArray alloc] init];
         return obj;
       }

     4.雖然__weak修飾符是爲了不循環引用而使用的，但訪問附有__weak修飾符的變量時實j 際上一定要訪問註冊到autoreleasepool的對象爲了不該對象被廢棄，註冊到autoreleasepool以後能夠保證在autoreleasepool塊結束以前對象存在。

     id __weak obj1 = obj0;
      NSLog(@"class = %@",[obj1 class]);
      // 如下代碼和以上代碼相同
      id __weak obj1 = obj0;
      id __autoreleasing tmp = obj1;
      NSLog(@"class = %@",[tmp class]);

7.引用計數查看

Apple 提供一些方法查看對象的引用計數，可是並不能徹底信任這些函數提供的引用計數值。對於已釋放的對象一級不正確的對象地址，有時 也返回」1「，在多線程中，由於存在競態條件的問題，因此取得的的數值不必定可信。

[object retainCount]; //獲得object的引用計數,此方法僅僅適用於MRC
  _objc_rootRetainCount(object); // ARC和MRC適用，頭文件聲明：OBJC_EXTERN int _objc_rootRetainCount(id);