[iOS开发]引用计数与MRC

2024-03-14 09:50:34

文章目录

1. 内存分配区域
2.引用计数与MRC部分
3. 其他事项

再了解内存管理这块知识，我认为有必要先了解一下计算机是如何处理内存的

1. 内存分配区域

我们可以简单的将内存区域分为内区和外区

1.1 内区

1.1.1 栈

临时变量由编译器自动分配，在不需要时自动清除的变量存储区，通常是局部变量和函数参数。在一个进程中，位于用户虚拟地址空间顶部的是用户栈，编译器用它来实现函数的调用。用户栈在程序执行期间可以动态地扩展和收缩。

1.1.2 堆

由new\alloc创建的对象所分配的内存块，它们的释放系统不会主动去管，而是由我们的开发者去告诉系统什么时候释放这块内存(一个对象引用计数为0时系统就会回销毁该内存区域对象)。一般一个 new 就要对应一个 release。在ARC下编译器会自动在合适位置为OC对象添加release操作。会在当前线程Runloop退出或休眠时销毁这些对象，MRC则需程序员手动释放。
堆可以动态地扩展和收缩。
我们讨论的内存管理就是针对堆区进行讨论

1.1.3 全局区

全局变量和静态变量被分配到同一块内存中。

1.1.3.1 static静态变量

只能在本文件中访问，修改全局变量的作用域
避免重复定义全局变量

全局静态变量

优点：不管对象方法还是类方法都可以访问和修改全局静态变量，并且外部类无法调用静态变量，定义后只会指向固定的指针地址，供所有对象使用，节省空间。并且外部类无法调用静态变量，定义后只会指向固定的指针地址，供所有对象使用，节省空间。
缺点：存在的生命周期长，从定义直到程序结束。所以从内存优化和程序编译的角度来说，尽量少用全局静态变量。程序运行时会单独加载一次全局静态变量，过多的全局静态变量会造成程序启动慢。

静态局部变量

优点：定义后只会存在一份值，每次调用都是使用的同一个对象内存地址的值，并没有重新创建，节省空间，只能在该局部代码块中使用。
缺点：存在的生命周期长，从定义直到程序结束，只能在该局部代码块中使用。

所以局部和全局静态变量从根本上来说没有什么区别，只是作用域不同。如果仅仅一个类中的对象方法和类方法使用并且值可变，我们就可以定义全局静态变量，如果是多个类使用并可变，建议定义在model作为成员变量使用。如果是不可变值，宏定义即可。

1.1.3.2 extern全局变量

只是用来获取全局变量（包括静态全局变量）的值，不能用于定义变量。现在当前文件查找有没有全局变量，没有找到，才会去其他文件查找。

全局静态变量与全局变量其实本质上是没有区别的，只是存在修饰区别，一个static让其只能内部使用，一个extern让其可以外部使用

当某个全局变量，没有用static修饰时，其作用域为整个项目文件，若在其他类想引用该变量，则用extern关键字。
例如：想引用其他类的全局变量则在当前类中实现extern int age。如果该作用域不想被外界修改，则用static修饰该变量，则其作用域只限于该文件。
如下：

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Apple.h"
extern int a;
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        Apple *apple = [[Apple alloc]init];
//        [apple print];
        a = 5;
        NSLog(@"%d",a);
        [apple print];
        
    }
    return 0;
}

在需要引用其他类的全局变量的当前类中实现extern int age，然后把被引用的那个类的static变量删除

#import "Apple.h"
@implementation Apple
int a = 10;
- (void)print {
    NSLog(@"a = %d",a);
}
@end

此时打印结果就为两个都是5.

1.1.3.3 const常量

被const修饰的变量是只读的

const的用法：
const用来修饰右边的值

主要会产生问题的是 * 是指针指向符，我们主要要看 * 与const的关系

const在前，const修饰str这个整体，所以整体不能改变，这个整体是str指向内存中的值。
const在 * 后表示str指向的地址不能改变

const与宏有什么区别呢

所以如果使用大量宏容易造成编译时间久

1.1.4 常量区

这是一块比较特殊的存储区，他们里面存放的是常量，不允许修改。一般值都是放在这个地方的。常量字符串就是放在这里的。程序结束后由系统释放。

1.1.5 代码区

存放函数的二进制代码

1.2 外区–*存储区

由malloc等分配的内存快，与堆相似，不过其实用free来结束自己的生命

2.引用计数与MRC部分

2.1 基础的表格

对象	方法	引用计数
生成对象并自己持有	alloc/copy	+1（从0变为1）
持有对象	retain	+1
释放对象	release	-1
废弃对象	dealloc	对象所占内存解除分配并放回“可用内存池中”

2.2 内存管理的思考方式（四个基本法则）

2.2.1 自己生成的对象，自己持有

alloc\new\copy\mutableCopy 方法名开头来创建的对象意味着自己生成的对象只有自己持有
持有的本质其实就是强引用

2.2.2 非自己生成的对象，自己也能持有

用 alloc / new / copy / mutableCopy 以外的方法取得的对象，因为非自己生成并持有，所以自己不是该对象的持有者。（比如 NSMutableArray 类的 array方法），但是我们可以通过retain来手动持有对象。

2.2.3 不在需要自己持有对象的时候释放

通过release进行释放

书上还介绍了这样一种用法

- (id)object {
	id object = [[NSObject alloc] init];//自己持有对象
	[obj autorelease]//取得对象存在，但自己不持有对象
	return obj;
}

我们不使用release释放，而是使用autorelease进行释放

autorelease释放与简单的release释放有什么区别？

首先说说什么是自动释放池：自动释放池是OC的一种内存自动回收机制，可以将一些临时变量通过自动释放池来回收统一释放。自动释放池销毁的时候，池子里面所有的对象都会做一次release操作

调用 autorelease 方法，就会把该对象放到离自己最近的自动释放池中（栈顶的释放池，多重自动释放池嵌套是以栈的形式存取的），即：使对象的持有权转移给了自动释放池（即注册到了自动释放池中），调用方拿到了对象，但这个对象还不被调用方所持有。

其实也就是autorelease 方法不会改变调用者的引用计数，它只是改变了对象释放时机，不再让程序员负责释放这个对象，而是交给自动释放池去处理。

autorelease 方法相当于把调用者注册到 autoreleasepool 中，ARC环境下不能显式地调用 autorelease 方法和显式地创建 NSAutoreleasePool 对象，但可以使用@autoreleasepool { }块代替（并不代表块中所有内容都被注册到了自动释放池中）。

我们清楚ARC中我们的块在作用域结束后会自己进行release操作，那么在MRC中呢？
自动释放，听起来和像ARC，但实际上其实更类似于C语言中的局部变量。autorelease会像C语言的自动变量那样来对待对象实例。当超出对象实例的作用域时，对象实例的release方法会被调用。不同于C语言我们也可以自己设定变量的作用域，类似如下

对于所有调用过autorelease实例方法的对象，在废弃NSAutoreleasePool对象时，都将调用release实例方法。

int main(int argc, const char * argv[]) {
        NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc]init];
        id obj = [[NSObject alloc]init];
        NSLog(@"%lu",(unsigned long)[obj retainCount]);
        [obj autorelease];
        NSLog(@"%lu",(unsigned long)[obj retainCount]);
        [pool drain];
        NSLog(@"%lu",(unsigned long)[obj retainCount]);
    return 0;
}

对应结果就是1 1 0

那么什么时候需要使用自动释放池呢？

If you write a loop that creates many temporary object. 循环中创建了许多临时对象，在循环里使用自动释放池，用来减少高内存占用。
If you spawn a secondary thread. 开启子线程的时候要自己创建自己的释放池，否则可能会发生内存泄漏。

2.2.4 释放非自己持有的对象会导致程序崩溃

释放非自己持有的对象会导致程序崩溃
事实测试并不会… 可能修复了不会崩溃

3. 其他事项

3.1 Effective Objective-C 2.0中提到：不要使用retainCount！

我们在MRC中，有时可能会想要打印引用计数，但retainCount方法并不是很有用，由于对象可能会处于自动释放池中，这会导致打印的引用计数并不精准，而且其他程序库也很有可能自行保留或释放对象，这都会扰乱引用计数的具体值。

3.2 retainCount很大

int main(int argc, const char * argv[]) {
    NSString *firstString = @"你好";
    NSString *secondString = [NSString stringWithFormat:@"hello"];
    NSString *thirdString = [NSString stringWithFormat:@"helloWorld"];
    NSLog(@"%lu,%lu,%lu",(long)[firstString retainCount],(long)[secondString retainCount],(long)[thirdString retainCount]);
    return 0;
}

可以看到是2的64次方减一

编译器会把单例对象所表示的数据放在应用程序的二进制文件里，这样的话，运行程序时就可以直接用了，无需再创建NSString对象。
测试证明，即便对其进行 release 操作，retainCount 也不会产生任何变化。这个值意味着无限的retainCount，这个对象是不能被释放的。

3.3 三种类型字符串的copy/mutableCopy/retainCount情况

int main(int argc, const char * argv[]) {
    NSString *firstString = @"你好";
    NSString *secondString = [NSString stringWithFormat:@"hello"];
    NSString *thirdString = [NSString stringWithFormat:@"helloWorld"];
    
    NSString *test1 = [firstString copy];
    NSString *test2 = [firstString mutableCopy];
    NSString *test3 = [secondString copy];
    NSString *test4 = [secondString mutableCopy];
    NSString *test5 = [thirdString copy];
    NSString *test6 = [thirdString mutableCopy];
    return 0;
}

用lldb进行调试可以看到

经过测试

总结就是

无论原来的三个的类型是NSString还是NSMutableString类型

copy 会使原来的对象引用计数加一(当然仅有正常类型的字符串，而不是单例创建的，毕竟那两个引用计数是无限的)，并拷贝对象地址给新的指针，所以类型与原类型一致。
mutableCopy 不会改变引用计数，会拷贝内容到堆上，生成一个 __NSCFString 对象，新对象的引用计数为1.

3.4 release自己不持有的对象并没有导致崩溃

并不是加了一句NSLog之后就一定会造成程序crash的，如果那句新加的NSLog没有占用原来array的内存，那下一句NSLog依旧能够响应发送给array的消息，结果会类似第一种代码所产生的结果。

所以说，两种情况都是有可能发生的，至于到底发生哪种情况，完全取决于何时系统会清理掉array占用的内存，也可以说取决于“运气”，因为这个时间是不确定的。

还有如果给其一个自动释放池的销毁那加上断点其输出的结果可能不同应该也是这个原因

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