Objective-C 内存管理

本文记录Objective-C在内存管理方面的一些注意点。另有一篇转载的未公开笔记——Objective-C内存管理机制学习笔记【转】。

ARC 与 MRC

iOS 有两种内存管理机制：ARC 与 MRC。

ARC：Automatic Reference Counting，自动引用计数

MRC：Manual Reference Counting，手动引用计数

ARC 的原理：编译器在编译期间在代码里自动插入 retain/release

ARC 禁止手动调用 retain/release/retainCount/dealloc

引用计数

在引用计数中，每一个对象负责维护对象所有引用的计数值。

创建对象后，该对象的引用计数值为1。一旦引用计数的值为0，则对象就会自动dealloc。

包含alloc/new/copy/mutableCopy的方法 引用计数+1

retain 引用计数+1

release 引用计数-1

对于每个 retain，一定要对应一个 release 或一个 autorelease。

查看方法：[object retainCount];

生成并持有对象	alloc/new/copy/mutableCopy等方法	+1
持有对象	retain方法	+1
释放对象	release方法	-1
废弃对象	deallco方法	无

内存管理的思考方式

• 自己生成的对象，自己持有
• 非自己生成的对象，自己也能持有
• 自己持有的对象需要自己释放
• 非自己持有的对象无法释放

对 “自己” 一词的理解，可以解释” 对象的使用环境 “，或者理解为程序猿 “本身”

// 1. 自己生成的对象，自己持有
// 自己生成并持有对象，此时对象的引用计数为 1
id obj = [NSObject alloc] init];

// 2. 非自己生成的对象，自己也能持有
// 取得非自己生成并持有的对象，此时 obj 是经过 autorelease 的
id obj = [NSMutableArray array];
// 然后持有
[obj retain];

// 3. 自己持有的对象需要自己释放
// 自己生成并持有对象
id obj = [NSObject alloc] init];
// 自己释放
[obj release];

// 4. 非自己持有的对象无法释放
// 自己生成并持有对象，此时对象的引用计数为 1
id obj = [NSObject alloc] init];
// 释放，此时引用计数为 0
[obj release];
// 再次释放，会引发 Crash
[obj release];

添加对象到Array时记得release

1. obj对象创建后, 计数为1
2. obj对象加入到array中后,计数+1，为2
3. obj对象从array中移除后,计数-1，为1

Object *obj = [[Object alloc] init];   //1
[array addObject:obj];                 //2
[array removeObjectAtIndex:0];         //1
/*此时obj的引用计数为1，内存泄漏*/

addObject和removeObjectAtIndex是一对，由系统管理引用计数。而我们输入的Object *obj = [[Object alloc] init];并没有一个release与之对应，所以造成obj没有被正确释放。

解决方法是在obj对象添加到array后,release它。

Object *obj = [[Object alloc] init];   //1
[array addObject:obj];                 //2
[obj release];　　　　　　　　　　　　　　 //1
[array removeObjectAtIndex:0];         //0
/*此时obj的引用计数为0，内存不泄漏*/

NSArray

NSArray* immutableArray = [[NSArray alloc] initWithArray:mutableArray]
NSArray* immutableArray = [NSArray arrayWithArray:mutableArray]; 
NSArray* immutableArray = [mutableArray copy];

1. alloc和copy都会分配内存，需要手动release。所以调用第一个和第三个都需要 [immutableArray release].

2. arrayWithArray也会分配内存，不过系统会来管理这块内存，不需要手动release。如果想要自己管理，可以这样：

NSArray* immutableArray = [[NSArray arrayWithArray:mutableArray] retain];

[immutableArray release];

系统自带的绝大多数类方法返回的对象，都是经过 autorelease 的，比如 [NSArray array]、[NSNumber numberWithInt]

dealloc负责本类属性的释放及调用父类的dealloc

 当类中包含其他指针，就要在dealloc函数中手动一一release它们，最后记得[super dealloc]。

让函数返回一个autorelease对象

- (NSString *)f
{
    NSString *result = [[NSString alloc] initWithFormat:@"Hello"];
    return result;
}

这样做其实是会内存泄漏的。alloc方法会创建出来一个string对象，它的retain计数为1。因此该string对象返回时，retain计数为1。在其他对象调用f方法得到string对象后，它一般会retain该string对象（因为调用者认为f返回的应该是一个autorelease对象）。这时，string对象的retain计数变成2。然后调用者在不再需要stirng对象时，他将会调用release（因为他retain了一次，所以会release一次）。这时string对象的retain计数变成1。正如你所想, string对象没有得到释放。

错误的解决方法：让函数返回前使用[result release];

这样返回的函数对象其实已经是空的了。不可行。

正确的解决方法：让函数返回一个autorelease对象。

- (NSString *)f
{
    NSString *result = [[NSString alloc] initWithFormat:@"Hello"];
    return [result autorelease];
}

Autorelease

Autorelease实际上只是把对release的调用延迟了，对于每一个Autorelease，系统只是把该Object放入了当前的Autorelease pool中，当该pool被释放时，该pool中的所有Object会被调用Release。 
autorelease和release没什么区别，只是引用计数减一的时机不同而已，autorelease会在对象的使用真正结束的时候才做引用计数减一。 

函数返回的是一个autorelease对象，而接到它的对象一般需要retain，然后有retain就需要我们手动release。

如果有AutoreleasePool，那么在内存池管理的范围内的autorelease都不需要我们手动释放。

• NSString *str1 = @"constant string";常量字符串已经自动加入autorelease pool，不需要自己管理内存了。
• [NSString stringWithString: @"String"] 这种 method 使用了 autorelease pool，不需要自己管理内存了。
• alloc method 如 [[NSString alloc] initWithString: @"String"] 则沒有使用 auto release pool，需要自己release。

自动释放池对象通常以如下模式创建：

[[[Object alloc] init] autorelease]；

NSAutoreleasePool *p = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
A *a = [[A alloc] init];    //引用计数为1
[pool drain];                //引用计数依然为1
[a retain];                    //引用计数为2
NSAutoreleasePool *p = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
[a autorelease];            //将a添加到pool中，当pool释放的时候，a也被释放
[pool drain];                //引用计数为1
[a release];                //引用计数为0

• 消息autorelease的作用是将对象添加到自动释放池中，当池被释放的时候，系统将向池中的对象发送一条release的消息。
• 消息autorelease并不会影响对象的引用计数。

autorelease可能导致存在大量临时对象

- (void)f
{
　　for(int i = 0; i < 100000; ++i)
　　{
　　　　//getData返回一个autorelease对象
　　　　NSData *data = [self getData];
　　}
　　//在这里100000个数据对象都还有效
}

所以，autorelease可能导致存在大量临时对象。

解决方法1：在循环中释放对象

- (void)f
{
　　for(int i = 0; i < 100000; ++i)
　　{
　　　　NSData *data = [[NSData alloc]init];
        /*
        *    set data, use data
        */
　　　　[data release];
　　}
　　//在这里100000个数据对象都被成功释放
}

解决方法2：循环内部创建一个自动释放池

- (void)f
{
　　for(int i = 0; i < 100000; ++i)
　　{
　　　　NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc]init];

　　　　//getData返回一个autorelease对象
　　　　NSData *data = [self getData];

　　　　[pool drain];
　　}
　　//在这里100000个数据对象都被成功释放
}

setter中的内存管理

- (void)setName:(NSString *)newName
{
    name = newName;
}

这样写有什么不对的地方呢，当newName在某个地方被release后，该name将失效！
改进后的写法应该如下，以防其他人释放name引用的对象而导致name失效。

- (void)setName:(NSString *)newName
{
    name = newName;
    [name retain];
}

这样写也有问题，当第二次调用setName的时候，原来的name占的空间并没有释放;而且retain之后什么时候release这个对象？
改进后的写法应该如下

- (void)setName:(NSString *)newName
{
    [name release];    //释放旧值
    name = [newName retain];
}

- (void)dealloc
{
    [name release];    //对应setName中的retain
    [super dealloc];
}

可是可是可是，这样还是有问题，假如自己传值给自己的时候会怎样呢？所以，最正确的应该是

- (void)setName:(NSString *)newName
{
    [newName retain];　　//注意，顺序一定是先retain再release。
    [name release];
    name = newName;
}

- (void)dealloc
{
    [name release];    //对应setName中的retain
    [super dealloc];
}

注意，顺序一定是先retain再release。当然还有其他写法，详见《Cocoa® Programming for Mac® OS X》中的内存管理章节，不过个人比较推崇这种写法。

最后的问题是，当newName改变的时候，name也会跟着改变，因为这是浅复制。如果想要让二者独立的话，即深复制，应该这样写

- (void)setName:(NSString *)newName
{
    if (name != newName)　　//防止复制自身
    {
        [name release];
        name = [[NSString alloc] initWithString:newName];
    }
}
- (void)dealloc
{
    [name release];
    [super dealloc];
}

其他

1.

NSNumber *myInt = [NSNumber numberWithInteger:100];    //引用计数为1

2.

myInt = [myArr objectAtIndex:0];
[myArr removeObjectAtIndex:0];

此时，myInt引用的对象失效。应当修改为：

myInt = [myArr objectAtIndex:0];
[myInt retain];
[myArr removeObjectAtIndex:0];

3.

NSString *s1 = @"s1";    //引用计数为0xffffffff（很多f就对了）
NSString *s2 = [NSString stringWithString:@"s2"];    //引用计数为0xffffffff
NSMutableString *s3 = [NSMutableString stringWithString:@"s3"];    //引用计数为1

为什么呢，因为s1是常量字符串，s2是使用了常量字符串初始化的不可变字符串对象，都没有引用计数机制。

参考文献

《Objective-C Beginner's Guide》

《Cocoa® Programming for Mac® OS X》中的内存管理章节

《Objective-C高级编程》中的自动引用计数部分

objc内存管理