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詳解iOS應用開發中的ARC內存管理方式

編輯:IOS開發綜合

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之後增加的新特性,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),它也不是類似於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,有助於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,這裡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

201621692849036.jpg (738×514)

(5).Xcode會顯示一個新窗口,讓你選擇哪些文件需要轉換

201621692909277.jpg (728×491)

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

201621692927842.jpg (728×491)

(7).點擊Next,幾秒鐘後,Xcode會提示所有文件的轉換預覽,顯示源文件的所有改變。左邊是修改後的文件,右邊是原始文件。在這裡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:

201621692947459.jpg (1024×516)

點擊Save即可完成轉換
(8).自動轉換之後,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,當你稍後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

201621693034360.png (576×243)

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。這條規則對於實例變量、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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那麼就可以說,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.隨後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,但不屬於對象的擁有者
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

201621693456871.png (468×210)

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,不然會導致非常難於尋找的Bug,空指針消除了類似的問題

3.weak指針主要用於“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,在創建之後就會被立即釋放。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,因此一般我們對於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。隨後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,你不再需要考慮什麼時候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只能工作於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,但並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。對於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方法裡面去掉[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相當於老版本的assign,strong相當於retain

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