Objective-C内存管理

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2023-03-14

内存管理是任何编程语言中最重要的过程之一。它是在需要时分配对象的内存并在不再需要时取消分配的过程。

管理对象内存是一个性能问题; 如果应用程序不释放不需要的对象，则应用程序会因内存占用增加并且性能受损。

Objective-C内存管理技术大致可分为两类 -

“手动保留或释放”或MRR
“自动参考计数”或ARC

1. “手动保留释放”或MRR

在MRR中，通过跟踪自己的对象来明确管理内存。这是使用一个称为引用计数的模型实现的，Foundation类NSObject与运行时环境一起提供。

MRR和ARC之间的唯一区别是保留和释放，前者是手动处理，而后者则自动处理。

下图表示内存管理在Objective-C中的工作方式示例。

A类对象的内存生命周期如上图所示。如您所见，保留计数显示在对象下方，当对象的保留计数变为0时，对象将被完全释放，并且其内存将被释放以供其他对象使用。

首先使用NSObject中提供的alloc/init方法创建A类对象。现在，保留计数变为1。
现在，B类保留了A类的对象，A类对象的保留计数变为2。

然后，C类拷贝该对象的副本。它被创建为A类的另一个实例，具有相同的实例变量值。这里，保留计数是1而不是原始对象的保留计数。如图中的虚线表示。

使用release方法由C类释放复制的对象，并且保留计数变为0，因此对象被销毁。

对于初始的A类对象，保留计数为2，所以必须释放两次才能销毁它。这是通过A类和B类的释放语句完成的，它们将保留计数分别减少到1和0。最后，对象就被销毁了。

2. MRR基本规则

拥有创建的任何对象：使用名称以“alloc”，“new”，“copy”或“mutableCopy”开头的方法创建对象
使用retain获取对象的所有权：通常保证接收到的对象在接收到的方法中保持有效，并且该方法也可以安全地将对象返回给它的调用者。在两种情况下使用retain -
- 在访问器方法或init方法的实现中，获取想要存储为对象属性值的对象的所有权。
- 防止对象因某些其他操作的副作用而失效。
当不再需要它时，必须放弃对拥有的对象的所有权：通过向对象发送释放消息或自动释放消息来放弃对象的所有权。因此，在Cocoa术语中，放弃对象的所有权通常被称为“释放”对象。
不得放弃不拥有的对象的所有权。

示例代码

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface SampleClass:NSObject
- (void)sampleMethod;
@end

@implementation SampleClass
- (void)sampleMethod {
   NSLog(@"Hello, World! \n");
}

- (void)dealloc  {
  NSLog(@"Object deallocated");
  [super dealloc];
}

@end

int main() {

   /* 第一个Objective-C程序 */
   SampleClass *sampleClass = [[SampleClass alloc]init];
   [sampleClass sampleMethod];

   NSLog(@"Retain Count after initial allocation: %d", 
   [sampleClass retainCount]);
   [sampleClass retain];

   NSLog(@"Retain Count after retain: %d", [sampleClass retainCount]);
   [sampleClass release];
   NSLog(@"Retain Count after release: %d", [sampleClass retainCount]);
   [sampleClass release];
   NSLog(@"SampleClass dealloc will be called before this");

   // 应该将对象设置为nil
   sampleClass = nil;
   return 0;
}

执行上面示例代码，得到以下结果 -

2018-11-16 07:02:42.556 main[152785] Hello, World! 
2018-11-16 07:02:42.558 main[152785] Retain Count after initial allocation: 1
2018-11-16 07:02:42.558 main[152785] Retain Count after retain: 2
2018-11-16 07:02:42.558 main[152785] Retain Count after release: 1
2018-11-16 07:02:42.558 main[152785] Object deallocated
2018-11-16 07:02:42.558 main[152785] SampleClass dealloc will be called before this

3. “自动参考计数”或ARC

在自动引用计数或ARC中，系统使用与MRR相同的引用计数系统，但它在编译时为我们插入适当的内存管理方法调用。强烈建议将ARC用于新项目。如果使用ARC，通常不需要理解本文档中描述的底层实现，尽管在某些情况下它可能会有所帮助。有关ARC的更多信息，请参阅ARC发行说明。

如上所述，在ARC中，不需要添加release和retain方法，因为编译器会对此进行处理。实际上，Objective-C的基本过程仍然是相同的。它在内部使用保留和释放操作，使开发人员更容易编码而无需担心这些操作，这将减少写入的代码量和内存泄漏的可能性。

还有另一个原则叫做垃圾收集，它在Mac OS-X中与MRR一起使用，但由于它在OS-X Mountain Lion中的弃用，它还没有与MRR一起讨论过。此外，iOS对象从未拥有垃圾收集功能。使用ARC，OS-X中也没有使用垃圾收集。

这是一个简单的ARC示例。请注意，这不适用于在线编译器，因为它不支持ARC。

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface SampleClass:NSObject
- (void)sampleMethod;
@end

@implementation SampleClass
- (void)sampleMethod {
   NSLog(@"Hello, World! \n");
}

- (void)dealloc  {
  NSLog(@"Object deallocated");
}

@end

int main() {
   /* my first program in Objective-C */
   @autoreleasepool {
      SampleClass *sampleClass = [[SampleClass alloc]init];
      [sampleClass sampleMethod];
      sampleClass = nil;
   }
   return 0;
}

执行上面示例代码，得到以下结果 -

2018-10-28 08:45:17.210 demo[8385] Hello, World!
2018-10-28 08:45:17.211 demo[8385] Object deallocated