OC 内存管理

这是我参与「第四届青训营 -IOS场」笔记创作活动的第1篇笔记

背景知识

Stack 栈 vs. Heap 堆

• Stack
  • Fist in last out
  • 空间向下延伸, 向低地址扩展. 最底部位栈顶, 由栈指针(stack pointer) 指向，做标记.
  • 用于存储参数、局部变量、函数调用返回地址.
    • 局部指针变量存储于栈中, 而局部指针所指向的空间位于堆（heap）里.

• Heap
  • 空间向上延伸, 向低地址扩展.
  • 空间一般由手动分配, 用于代码运行时声明的空间(malloc).
  • 存储数组对象，线程共享。

C 和 C++内存管理

• C: 用 malloc & free 动态分配/释放内存空间. 需要手动计算类型大小, 管理内存失败返回 0.
• C++: 增加了 new & delete 用于调用构造函数和析构函数用于实例对象的初始化与清理. 可自动计算类型大小, 管理内存失败返回异常.

IOS 内存管理

OC 内存管理

• 非 OC 对象 (如基本类型变量 int/float/char...) 位于栈内存.
• OC 对象(如 NSObject 对象及其子类) 位于堆内存, 需要内存管理.

• 常见问题, 为什么需要管理内存:
  • 多个对象之间相互强引用 strong reference，构成循环, 其引用计数 reference counter >= 0, 导致不能释放, 无法被系统回收.
  • 单个程序内存占用过多, 造成Out Of Memory (OOM) crash.
  • 指针所指向的空间被提前释放，导致野指针 wild pointer, 由于野指针所指向的内存位置的内容是不确定的，因此造成crash.

MRC: Manual Reference Counting

• 在OC中，对象是通过引用计数 reference countering 来进行内存管理. 当一个对象被持有 retain (被一个指针变量所指向), 引用计数就会递增。反之, 如果某个持有(指针) 被释放 release, 指针计数就会递减。当一个对象的指针计数为0时, 对象及其所占内存空间就会被系统回收。

• alloc, new, copy, or mutableCopy 开头的方法创建的对象，引用计数 = 1.
• 对对象发送 retain 消息: 引用计数 += 1
• 对对象发送release 消息: 引用计数 -= 1
• 如果对象的引用计数 == 0, 即将销毁前, 系统会对其发送 dealloc 消息.
• Autorelease vs. release
  • release: 马上释放对对象的强引用
  • autorelease: 延迟释放对象
    • Autorelease-Pool: 对象会放到自动释放池, 统一释放, 在部分场景下可降低内存峰值.

ARC: automatic Reference Counting

• 编译器会自动加入内存管理代码 (retain/release code)
• 不需要通过 retain/release 来手动维护引用计数, 只用专注于对象的初始化构建.
• ARC 将在对象强引用个数=0 时才销毁对象, 而不是引用计数=0时.
• ARC 默认所有对象变量的指针都为强指针。但也可显示声明弱指针.

@Property 有关内存管理的修饰符

参考资料: Objective-C属性(property)的特性(attribute)

• Strong: (default, Only for OC object) 强持有关系
  • 属性对一个对象有强引用/持有
  • 在强持有被释放前, 对象将一直被存储在堆内存中.

• Weak: 弱持有关系
  • 属性对一个对象有弱引用, 但不会对其主张所有权(不会增加 引用计数)
  • 即使本属性的引用被解除, 如果还存在其他对该对象的强持有, 对象将一直被存储在堆内存中.
  • 如果一个对象被销毁, 那么所有引用此对象的weak 属性都将变成 nil.

• Copy:
  • 在对属性赋值前，先回对传入对象进行 copy 操作, 再对copy 的结果主张所有权.
  • 实现方式是在setter内部调用copy方法: _val = [obj copy]
  • Note: 用 copy 修饰 mutable 对象(如NSMutableString), 赋值时将会出现警告, 因为setter中 copy的操作会吧 mutalbe对象 转变成 immutable对象.

• Assign:
  • 与 weak 类似, 唯一区别是, 当其引用的对象被销毁时, 那么所有引用此对象的 assign 属性都将变成野指针.
  • 常用语修饰基本类型(int/char/float...)

浅拷贝 vs. 深拷贝

• 浅拷贝 Shallow copy, copy-by-reference. 指针拷贝, 拷贝后的指针指向原被拷贝数据内存区域.
• 深拷贝 Deep copy, copy-by-value. 内容拷贝, 拷贝后的指针指向全新的内存区域, 其中的内容与被拷贝数据一致.

可变对象与不可变对象的复制

	Immutable Obj (Copy Type)	Immutable Obj (Result Type)	Mutable Obj (Copy Type)	Mutable Obj (Result Type)
copy	Shallow Copy	Immutable Obj	Deep Copy	Immutable Obj
mutableCopy	Deep Copy	Mutable Obj	Deep Copy	Mutable Obj

• Note: NSMutableString 是NSString的子类.

copy vs. strong

• 对于不可变对象(copy 或 strong)，属性赋值时都是浅拷贝
• 对于可变对象，copy 修饰的属性赋值时是深拷贝, strong修饰的属性赋值时是浅拷贝.

Q: 为什么不可变对象一般用 copy 修饰而不是 strong?

• 防止传入可变对象
• 在copy 的修饰下, 不论传入对象是 mutable 还是 immutable, 传入的结果都是深拷贝的副本, 且不会被外部修改所影响.