ios轉載的記憶體方面的知識

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版本 1.1  發表於2010-03-08

前言

初學objectice-C的朋友都有一個困惑，總覺得對objective-C的記憶體管理機制琢磨不透，程式經常記憶體洩漏或莫名其妙的崩潰。我在這裡總結了自己對objective-C記憶體管理機制的研究成果和經驗，寫了這麼一個由淺入深的教程。希望對大家有所幫助，也歡迎大家一起探討。

 

此文涉及的記憶體管理是針對於繼承於NSObject的Class。

一 基本原理

Objective-C的記憶體管理機制與.Net/Java那種全自動的垃圾回收機制是不同的，它本質上還是C語言中的手動管理方式，只不過稍微加了一些自動方法。

1           Objective-C的物件生成於堆之上，生成之後，需要一個指標來指向它。

ClassA *obj1 = [[ClassA alloc] init];

 

2           Objective-C的物件在使用完成之後不會自動銷燬，需要執行dealloc來釋放空間（銷燬），否則記憶體洩露。

[obj1 dealloc];

         這帶來了一個問題。下面程式碼中obj2是否需要呼叫dealloc？

ClassA *obj1 = [[ClassA alloc] init];

ClassA *obj2 = obj1;

[obj1 hello]; //輸出hello

[obj1 dealloc];

[obj2 hello]; //能夠執行這一行和下一行嗎？

[obj2 dealloc];

         不能，因為obj1和obj2只是指標，它們指向同一個物件，[obj1 dealloc]已經銷燬這個物件了，不能再呼叫[obj2 hello]和[obj2 dealloc]。obj2實際上是個無效指標。

         如何避免無效指標？請看下一條。

 

3           Objective-C採用了引用計數(ref count或者retain count)。物件的內部儲存一個數字，表示被引用的次數。例如，某個物件被兩個指標所指向（引用）那麼它的retain count為2。需要銷燬物件的時候，不直接呼叫dealloc，而是呼叫release。release會讓retain count減1，只有retain count等於0，系統才會呼叫dealloc真正銷燬這個物件。

ClassA *obj1 = [[ClassA alloc] init]; //物件生成時，retain count = 1

[obj1 release]; //release使retain count減1，retain count = 0，dealloc自動被呼叫,物件被銷燬

我們回頭看看剛剛那個無效指標的問題，把dealloc改成release解決了嗎？

ClassA *obj1 = [[ClassA alloc] init]; //retain count = 1

ClassA *obj2 = obj1; //retain count = 1

[obj1 hello]; //輸出hello

[obj1 release]; //retain count = 0，物件被銷燬

[obj2 hello];

[obj2 release];

         [obj1 release]之後，obj2依然是個無效指標。問題依然沒有解決。解決方法見下一條。

 

4           Objective-C指標賦值時，retain count不會自動增加，需要手動retain。

ClassA *obj1 = [[ClassA alloc] init]; //retain count = 1

ClassA *obj2 = obj1; //retain count = 1

[obj2 retain]; //retain count = 2

[obj1 hello]; //輸出hello

[obj1 release]; //retain count = 2 – 1 = 1

[obj2 hello]; //輸出hello

[obj2 release]; //retain count = 0，物件被銷燬

問題解決！注意，如果沒有呼叫[obj2 release]，這個物件的retain count始終為1，不會被銷燬，記憶體洩露。(1-4可以參考附件中的示例程式memman-no-pool.m)

這樣的確不會記憶體洩露，但似乎有點麻煩，有沒有簡單點的方法？見下一條。

 

5           Objective-C中引入了autorelease pool（自動釋放物件池），在遵守一些規則的情況下，可以自動釋放物件。（autorelease pool依然不是.Net/Java那種全自動的垃圾回收機制）

5.1          新生成的物件，只要呼叫autorelease就行了，無需再呼叫release！

ClassA *obj1 = [[[ClassA alloc] init] autorelease]; //retain count = 1 但無需呼叫release

 

5.2          對於存在指標賦值的情況，程式碼與前面類似。

ClassA *obj1 = [[[ClassA alloc] init] autorelease]; //retain count = 1

ClassA *obj2 = obj1; //retain count = 1

[obj2 retain]; //retain count = 2

[obj1 hello]; //輸出hello

//對於obj1，無需呼叫（實際上不能呼叫）release

[obj2 hello]; //輸出hello

[obj2 release]; //retain count = 2-1 = 1

 

細心的讀者肯定能發現這個物件沒有被銷燬，何時銷燬呢？誰去銷燬它？（可以參考附件中的示例程式memman-with-pool.m）請看下一條。

 

6           autorelease pool原理剖析。（其實很簡單的，一定要堅持看下去，否則還是不能理解Objective-C的記憶體管理機制。）

6.1          autorelease pool不是天生的，需要手動創立。只不過在新建一個iphone專案時，xcode會自動幫你寫好。autorelease pool的真名是NSAutoreleasePool。

NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];

6.2          NSAutoreleasePool內部包含一個陣列（NSMutableArray），用來儲存宣告為autorelease的所有物件。如果一個物件宣告為autorelease，系統所做的工作就是把這個物件加入到這個陣列中去。

ClassA *obj1 = [[[ClassA alloc] init] autorelease]; //retain count = 1，把此物件加入autorelease pool中

6.3          NSAutoreleasePool自身在銷燬的時候，會遍歷一遍這個陣列，release陣列中的每個成員。如果此時陣列中成員的retain count為1，那麼release之後，retain count為0，物件正式被銷燬。如果此時陣列中成員的retain count大於1，那麼release之後，retain count大於0，此物件依然沒有被銷燬，記憶體洩露。

6.4          預設只有一個autorelease pool，通常類似於下面這個例子。

int main (int argc, const char *argv[])

{

NSAutoreleasePool *pool;

pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];

 

// do something

 

[pool release];

return (0);

} // main

所有標記為autorelease的物件都只有在這個pool銷燬時才被銷燬。如果你有大量的物件標記為autorelease，這顯然不能很好的利用記憶體，在iphone這種記憶體受限的程式中是很容易造成記憶體不足的。例如：

int main (int argc, const char *argv[])

{

NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];

int i, j;

for (i = 0; i < 100; i++ )

{

 for (j = 0; j < 100000; j++ )

    [NSString stringWithFormat:@"1234567890"];//產生的物件是autorelease的。

}

[pool release];

return (0);

} // main

 

7           Objective-C程式中可以巢狀建立多個autorelease pool。在需要大量建立區域性變數的時候，可以建立內嵌的autorelease pool來及時釋放記憶體。（感謝網友hhyytt和neogui的提醒，某些情況下，系統會自動建立autorelease pool, 請參見第四章）

int main (int argc, const char *argv[])

{

NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];

int i, j;

for (i = 0; i < 100; i++ )

{

 NSAutoreleasePool *loopPool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];

 for (j = 0; j < 100000; j++ )

    [NSString stringWithFormat:@"1234567890"];//產生的物件是autorelease的。

 [loopPool release];

}

[pool release];

return (0);

} // main