詳解iOS應用開發中的ARC內存管理方式

2020-07-26 03:27:52

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供稿：網友

提示：本文中所說的"實例變量"即是"成員變量"，"局部變量"即是"本地變量"

零、簡介
ARC是自iOS 5之后增加的新特性，完全消除了手動管理內存的煩瑣，編譯器會自動在適當的地方插入適當的retain、release、autorelease語句。你不再需要擔心內存管理,因為編譯器為你處理了一切
注意：ARC 是編譯器特性，而不是 iOS 運行時特性(除了weak指針系統)，它也不是類似于其它語言中的垃圾收集器。因此 ARC 和手動內存管理性能是一樣的，有時還能更加快速，因為編譯器還可以執行某些優化

一、ARC的開啟和禁止
要想將非ARC的代碼轉換為ARC的代碼，大概有2種方式：
（1）.使用Xcode的自動轉換工具
（2）.手動設置某些文件支持ARC

1、Xcode的自動轉換工具
Xcode帶了一個自動轉換工具,可以將舊的源代碼轉成ARC模式
（1).ARC是LLVM 3.0編譯器的特性,而現有工程可能使用老的GCC 4.2或LLVM-GCC編譯器,因此首先需要設置使用LLVM 3.0編譯器:
(現使用的XCode4.5，LLVM 3.0已經升級到LLVM 4.1)

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最好也選上Warnings中的Other Warning Flags 為 -Wall,這樣編譯器就會檢查所有可能的警告,有助于我們避免潛在的問題

(2).Build Options下面的Run Static Analyzer選項也最好啟用,這樣每次Xcode編譯項目時,都會運行靜態代碼分析工具來檢查我們的代碼

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(3).設置"Objective-C Automatic Reference Counting"選項為YES,不過Xcode自動轉換工具會自動設置這個選項,這里只是說明一下如何手動設置

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(4).打開Xcode的自動轉換工具

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(5).Xcode會顯示一個新窗口,讓你選擇哪些文件需要轉換

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點擊Check按鈕,Xcode可能會彈出對話框提示項目不能轉換為ARC,需要你準備好轉換(這里暫時省略詳細說明)
(6).如果沒有什么警告、錯誤了，就會彈出一下提示窗口：

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(7).點擊Next,幾秒鐘后,Xcode會提示所有文件的轉換預覽,顯示源文件的所有改變。左邊是修改后的文件,右邊是原始文件。在這里你可以一個文件一個文件地查看Xcode的修改,以確保Xcode沒有改錯你的源文件:

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點擊Save即可完成轉換
(8).自動轉換之后,Xcode會移除所有retain、release、autorelease調用,這可能會導致代碼出現其它警告、無效語法等,這些都需要自己手工進行修改
注意:Xcode的自動轉換工具最好只使用一次,多次使用可能會出現比較詭異的問題。假如你第一次轉換沒有轉換所有的文件,當你稍后試圖再次轉換剩余的文件時,Xcode實際上不會執行任何轉換操作。因此最好一次就完成轉換,沒有轉換的文件可以考慮手工進行修改
2、手動開啟某些文件的ARC
在Compiler Flags一列加上-fobjc-arc就表示開啟這個.m文件的ARC

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3、禁止某些文件的ARC

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在Compiler Flags一列加上-fno-objc-arc就表示禁止這個.m文件的ARC

二、原理
ARC 的規則非常簡單：只要還有一個變量指向對象，對象就會保持在內存中。當指針指向新值,或者指針不再存在時,相關聯的對象就會自動釋放。這條規則對于實例變量、synthesize屬性、局部變量都是適用的

三、strong指針
控制器中有個文本輸入框框屬性

復制代碼代碼如下:

@property (nonatomic, assign) IBOutlet UITextField *nameField;

1.如果用戶在文本框中輸入mj這個字符串

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那么就可以說，nameField的text屬性是NSString對象的指針，也就是擁有者，該對象保存了文本輸入框的內容

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2.如果執行了如下代碼

復制代碼代碼如下:

NSString *name = self.nameField.text;

一個對象可以有多個擁有者,在上面代碼中,name變量同樣也是這個NSString對象的擁有者,也就是有兩個指針指向同一個對象

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3.隨后用戶改變了輸入框的內容，比如

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此時nameFeild的text屬性就指向了新的NSString對象。但原來的NSString對象仍然還有一個所有者(name變量)，因此會繼續保留在內存中

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4.當name變量獲得新值,或者不再存在時(如局部變量方法返回時、實例變量對象釋放時),原先的NSString對象就不再擁有任何所有者,retain計數降為0,這時對象會被釋放
如，給name變量賦予一個新值

復制代碼代碼如下:

name = @"Jake";

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我們稱name和nameField.text指針為"Strong指針"，因為它們能夠保持對象的生命。默認所有實例變量和局部變量都是Strong指針

四、weak指針
weak型的指針變量仍然可以指向一個對象，但不屬于對象的擁有者
1.執行下面的代碼

復制代碼代碼如下:

__weak NSString *name = self.nameField.text;

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name變量和nameField.text屬性都指向同一個NSString對象,但name不是擁有者

2.如果文本框的內容發生變化,則原先的NSString對象就沒有擁有者,會被釋放,此時name變量會自動變成nil,稱為空指針

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weak型的指針變量自動變為nil是非常方便的，這樣阻止了weak指針繼續指向已釋放對象，避免了野指針的產生，不然會導致非常難于尋找的Bug，空指針消除了類似的問題

3.weak指針主要用于“父-子”關系，父親擁有一個兒子的strong指針，因此父親是兒子的所有者；但為了阻止所有權循環,兒子需要使用weak指針指向父親。典型例子是delegate模式,你的ViewController通過strong指針（self.view）擁有一個UITableView, UITableView的dataSource和delegate都是weak指針,指向你的ViewController

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五、strong和weak指針的使用注意
1.下面代碼是有問題的:

復制代碼代碼如下:

__weak NSString *str = [[NSString alloc] initWithFormat:@"1234"];  
NSLog(@"%@", str); // 打印出來是"(null)"  

str是個weak指針，所以NSString對象沒有擁有者,在創建之后就會被立即釋放。Xcode還會給出警告("Warning: Assigning retained object to weak variable; object will be released after assignment")
2.一般的指針變量默認就是strong類型的,因此一般我們對于strong變量不加__strong修飾,以下兩行代碼是等價的:

復制代碼代碼如下:

NSString *name = self.nameField.text;  
__strong NSString *name = self.nameField.text;  

3.屬性可以是strong或weak,寫法如下

復制代碼代碼如下:

@property (nonatomic, strong) NSString *name;  
@property (nonatomic, weak) id delegate;  

4.以下代碼在ARC之前是可能會行不通的,因為在手動內存管理中,從NSArray中移除一個對象時,這個對象會發送一條release消息，可能會被立即釋放。隨后NSLog()打印該對象就會導致應用崩潰

復制代碼代碼如下:

id obj = [array objectAtIndex:0];  
[array removeObjectAtIndex:0];  
NSLog(@"%@", obj);  

在ARC中這段代碼是完全合法的,因為obj變量是一個strong指針,它成為了對象的擁有者,從NSArray中移除該對象也不會導致對象被釋放

六、ARC小結
1.有了ARC,我們的代碼可以清晰很多,你不再需要考慮什么時候retain或release對象。唯一需要考慮的是對象之間的關聯,也就是哪個對象擁有哪個對象?
2.ARC也有一些限制：
1> 首先ARC只能工作于Objective-C對象,如果應用使用了Core Foundation或malloc()/free(),此時還是需要你來手動管理內存
2> 此外ARC還有其它一些更為嚴格的語言規則,以確保ARC能夠正常地工作
3.雖然ARC管理了retain和release,但并不表示你完全不需要關心內存管理的問題。因為strong指針會保持對象的生命,某些情況下你仍然需要手動設置這些指針為nil,否則可能導致應用內存不足。無論何時你創建一個新對象時,都需要考慮誰擁有該對象,以及這個對象需要存活多久
4.ARC還能很好地結合C++使用,這對游戲開發是非常有幫助的。對于iOS 4,ARC有一點點限制(不支持weak指針),但也沒太大關系

七、ARC使用注意總結
1.不能直接調用dealloc方法，不能調用retain，release，autorelease，retainCount方法，包括@selector(retain)的方式也不行
2.可以用dealloc方法來管理一些資源，但不能用來釋放實例變量，也不能在dealloc方法里面去掉［super dealloc］方法，在ARC下父類的dealloc同樣由編譯器來自動完成
3.Core Foundation類型的對象仍然可以用CFRetain，CFRelease這些方法
4.不能再使用NSAllocateObject和NSDeallocateObject對象
5.不能在C結構體中使用對象指針，如果有類似功能可以創建一個Objective－C類來管理這些對象
6.在id和void＊之間沒有簡便的轉換方法，同樣在Objective－C和Core Foundation類型之間的轉換都需要使用編譯器制定的轉換函數
7.不能再使用NSAutoreleasePool對象，ARC提供了@autoreleasepool塊來代替它，這樣更有效率
8.不能使用內存存儲區（不能再使用NSZone）
9.不能以new為開頭給一個屬性命名
10.聲明IBOutlet時一般應當使用weak，除了對StoryBoard這樣nib中間的頂層對象要用strong
11.weak相當于老版本的assign，strong相當于retain