arc automatic reference counting 内存管理中对引用采取自动计数。
apple官方文档： 在oc中采用arc机制，让编译器来进行内存管理，在新一代apple llvm编译器中设置arc为有效状态，就无需再次键入retain或release代码，降低程序崩溃，内存泄露等风险的同时，很大程度上减少了开发程序的工作量。编译器完全清楚目标对象，并能立刻释放那些不再被使用的对象。如此一来，应用程序将具有可预测性，并且能流程运行，运行速度也将大幅提升。
来说一下引用计数： 比如上班， 最早进入办公室的人需要开灯，之后进入办公室的人需要照明， 下班离开办公室的人不需要照明，最后离开办公室的人需要关灯。
这样对应的引用计数就是：第一个人进入办公室开灯，引用计数是1. 之后进入办公室需要照明 引用计数是2 。 下班一个人离开办公室 引用计数变成了1 最后一个离开了办公室，引用计数变成了0 。
在内存管理中： 自己生成的对象，自己持有。
不是自己生成的对象，自己也能持有。
不再需要自己持有的对象就是放。
不是自己持有的对象无法释放。
生成并持有对象：alloc/new/copy/mutableCopy
持有对象：retain
释放对象: release
废弃对象： dealloc
这些内存管理是在 cocoa框架 中的foundation框架类库的NSObject类担负的。
autorelease 是使对象在超出指定的生存范围时能够自动并正确地释放。
我们在释放对象的时候，不能释放不是自己持有的对象。
ex：
//自己生成并持有对象 id obj = [[NSObject alloc] init]; //自己持有对象 [obj release]; //对象已释放 [obj release]; //释放之后再次释放已非自己持有的对象，应用程序崩溃。 //崩溃情况： 再度废弃已经废弃了的对象时崩溃， 访问已经废弃的对象时崩溃 我们取得对象，但是自己不持有对象： //取得对象，但是自己并不持有对象 id obj1 = [obj0 object]; //释放不是自己持有的对象，应用程序崩溃 [obj1 release];
来说一个框架：GNUstep 他是和 cocoa框架的互换框架。他们的行为和实现方式是一样的，相似的。
在gnusetp中，alloc的实现如下：
/**
* Allocates a new instance of the receiver from the default
* zone, by invoking +allocWithZone: with
* <code>NSDefaultMallocZone()</code> as the zone argument.<br />
* Returns the created instance.
*/
+ (id) alloc
{
return [self allocWithZone: NSDefaultMallocZone()];
}
* <p>
* If you have turned on debugging of object allocation (by
* calling the <code>GSDebugAllocationActive</code>
* function), this method will also update the various
* debugging counts and monitors of allocated objects, which
* you can access using the <code>GSDebugAllocation...</code>
* functions.
* </p>
*/
+ (id) allocWithZone: (NSZone*)z
{
return NSAllocateObject (self, 0, z);
}
通过allocWithZone: 类方法调用NSAllocateObject函数分配对象。
/*
* Now do the REAL version - using the other version to determine
* what padding (if any) is required to get the alignment of the
* structure correct.
*/
struct obj_layout {
char padding[__BIGGEST_ALIGNMENT__ - ((UNP % __BIGGEST_ALIGNMENT__)
? (UNP % __BIGGEST_ALIGNMENT__) : __BIGGEST_ALIGNMENT__)];
NSUInteger retained;
};
inline id
NSAllocateObject (Class aClass, NSUInteger extraBytes, NSZone *zone) {
int size = 计算容纳对象所需内存大小.
id new = NSZoneMalloc(zone, size);
memset(new, 0, size);
new = (id) & ((struct obj_layout *)new)[1];
}
这里是通过NSZoneMalloc来分配存放对象所需的内存空间，之后将该内存空间置0 最后返回作为对象而是用的指针。
这里的NSZone解释一下： 是为了防止内存碎片化而引入的结构，对内存分配的区域本身进行多重化管理，根据使用对象的目的、对象的大小分配内存，从而提高了内存管理的效率。
去掉NSZone的源代码：
struct obj_layout {
NSUInteger retained;
};
+ (id) alloc {
int size = sizeof (struct obj_layout) + 对象大小;
struct obj_layout *p = (struct obj_alyout*)calloc(1, size);
return (id)(p + 1);
}
这里是用struct obj_layout中的retained整数来保存引用计数，并将其写入对象内存头部。 对象内存块 全部置0后返回。
通过retainCount来返回：
/**
* Returns the reference count for the receiver. Each instance has an
* implicit reference count of 1, and has an ‘extra reference count‘
* returned by the NSExtraRefCount() function, so the value returned by
* this method is always greater than zero.<br />
* By convention, objects which should (or can) never be deallocated
* return the maximum unsigned integer value.
*/
- (NSUInteger) retainCount
{
#if GS_WITH_GC
return UINT_MAX;
#else
return NSExtraRefCount(self) + 1;
#endif
}
/**
* Return the extra reference count of anObject (a value in the range
* from 0 to the maximum unsigned integer value minus one).<br />
* The retain count for an object is this value plus one.
*/
inline NSUInteger
NSExtraRefCount(id anObject)
{
#ifdef __OBJC_GC__
if (objc_collecting_enabled())
{
return UINT_MAX-1;
}
#endif
#if GS_WITH_GC
return UINT_MAX - 1;
#else /* GS_WITH_GC */
return ((obj)anObject)[-1].retained;
#endif /* GS_WITH_GC */
}
由对象寻址找到对象内存头部，从而访问其中的retained变量。
retain方法：
/**
* Increments the reference count and returns the receiver.<br />
* The default implementation does this by calling NSIncrementExtraRefCount()
*/
- (id) retain
{
#if (GS_WITH_GC == 0)
NSIncrementExtraRefCount(self);
#endif
return self;
}
/**
* Increments the extra reference count for anObject.<br />
* The GNUstep version raises an exception if the reference count
* would be incremented to too large a value.<br />
* This is used by the [NSObject-retain] method.
*/
inline void
NSIncrementExtraRefCount(id anObject)
#endif
{
#if GS_WITH_GC || __OBJC_GC__
return;
#else /* GS_WITH_GC */
if (allocationLock != 0)
{
#if defined(GSATOMICREAD)
/* I‘ve seen comments saying that some platforms only support up to
* 24 bits in atomic locking, so raise an exception if we try to
* go beyond 0xfffffe.
*/
if (GSAtomicIncrement((gsatomic_t)&(((obj)anObject)[-1].retained))
> 0xfffffe)
{
[NSException raise: NSInternalInconsistencyException
format: @"NSIncrementExtraRefCount() asked to increment too far"];
}
#else /* GSATOMICREAD */
NSLock *theLock = GSAllocationLockForObject(anObject);
[theLock lock];
if (((obj)anObject)[-1].retained == UINT_MAX - 1)
{
[theLock unlock];
[NSException raise: NSInternalInconsistencyException
format: @"NSIncrementExtraRefCount() asked to increment too far"];
}
((obj)anObject)[-1].retained++;
[theLock unlock];
#endif /* GSATOMICREAD */
}
else
{
if (((obj)anObject)[-1].retained == UINT_MAX - 1)
{
[NSException raise: NSInternalInconsistencyException
format: @"NSIncrementExtraRefCount() asked to increment too far"];
}
((obj)anObject)[-1].retained++;
}
#endif /* GS_WITH_GC */
}
release的实现：
/**
* Decrements the retain count for the receiver if greater than zero,
* otherwise calls the dealloc method instead.<br />
* The default implementation calls the NSDecrementExtraRefCountWasZero()
* function to test the extra reference count for the receiver (and
* decrement it if non-zero) - if the extra reference count is zero then
* the retain count is one, and the dealloc method is called.<br />
* In GNUstep, the [NSObject+enableDoubleReleaseCheck:] method may be used
* to turn on checking for ratain/release errors in this method.
*/
- (oneway void) release
{
#if (GS_WITH_GC == 0)
if (NSDecrementExtraRefCountWasZero(self))
{
# ifdef OBJC_CAP_ARC
objc_delete_weak_refs(self);
# endif
[self dealloc];
}
#endif
}
BOOL NSDecrementExtraRefCountWasZero(id anObject) {
if (((struct obj_layout *)anObject)[-1].retained == 0) {
return YES;
} else {
((struct obj_layout *)anObject)[-1].retained--;
return NO;
}
}
dealloc实现：
* <p>
* If you have allocated the memory using a non-standard mechanism, you
* will not call the superclass (NSObject) implementation of the method
* as you will need to handle the deallocation specially.<br />
* In some circumstances, an object may wish to prevent itself from
* being deallocated, it can do this simply be refraining from calling
* the superclass implementation.
* </p>
*/
- (void) dealloc
{
NSDeallocateObject (self);
}
inline void NSDeallocateObject(id anObject) {
struct obj_layout *o = &((struct obj_layout*)anObject)[-1];
free(o);
}
在oc的对象中存有引用计数这一整数值。
调用alloc或者retain方法后，引用计数+1;
调用release后，引用计数-1;
引用计数值为0时，调用dealloc方法废弃对象。
分析其cocoa的实现：
在NSObject的alloc上下断点，可以看到调用函数：
+alloc
+allocWithZone：
class_createInstance
calloc
这里alloc类方法首先调用allocWithZone：类方法， 跟GNUstep相同。然后调用class_createInstance函数。最后用calloc来分配内存。
retainCount：
-retainCount
__CFDoExternRefOperation
CFBasicHashGetCountOfKey
retain：
-retain
__CFDoExternRefOperation
CFBasicHashAddValue
release:
-release
__CFDoExternRefOperation
CFBasicHashRemoveValue (CFBasicHashRemoveValue返回0时， -release调用dealloc)
int __CFDoExternRefOperation(uintptr_t op, id obj) {
CFBasicHashRef table = init;
int count;
switch (op) {
case OPERATION_retainCount;
count = CFBasicHashGetCountOfKey(table, obj);
return count;
case OPERATION_retain:
CFBasicHashAddValue(table, obj);
return obj;
case OPERATION_release:
count = CFBasicHashRemoveValue(table, obj);
return 0 == count;
}
}
- (NSUInteger)retainCount {
return (NSUInteger) __CFDoExternRefOperation(OPERATION_retainCount, self);
}
- (id)retain {
return (id)__CFDoExternRefOperation(OPERATION_retain, self);
}
- (void)release {
return __CFDoExternRefOperation(OPERATION_release, self);
}
从函数中看出，apple用的是hash来管理引用计数。
来说一下两种内存管理：
1、通过内存块头部管理引用计数好处：
少量代码就能完成。
能够统一管理引用计数用内存块与对象用内存块。
2、通过引用计数表管理引用计数好处：
对象用内存块的分配无需考虑内存块头部。
引用计数表各项记录中存有内存块地址，可从各个记录追溯到各个对象的内存块。
在第二条中，追溯到内存块 在调试中是很重要的。只要引用计数表没有被破坏就能找到内存块的位置。
autorelease的实现： 类比c的作用域概念。
使用方法：1、生成并持有NSAutoreleasePool对象。
2、调用已分配对象的autorelease实例方法。
3、废弃NSAutoreleasePool对象。
在cocoa框架中，程序主循环的NSRunLoop或者在其他程序可运行的地方，对NSAutoreleasePool对象进行生成、持有和废弃处理。
当我们大量产生autorelease对象时，只要不废弃NSAutoreleasePool对象，那么生成的对象就不能被释放。有时候会产生内存不足的情况。
我们可以在必要的地方持有，废弃：
for (int i = 0; i < count; ++i) {
NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
***
[pool drain];
}
在NSObject中，aurelease是这样运作的：
- (id) autorelease {
[NSAutoreleasePool addObject:self];
}
addObject 是将对象连接上去，即GNUstep使用的是连接列表。 如NSMutableArray也是一样的。
apple对autorelea的实现：
class AutoreleasePoolPage {
static inline void *push() {
生成或持有NSAutoreleasePool类对象。
}
static inline void *pop(void *token) {
废弃NSAutoreleasePool类对象;
releaseAll();
}
static inline id autorelease(id obj) {
相当于NSAutoreleasePool类的addObject类方法。
}
id *add(id obj) {
追加；
}
void releaseAll() {
调用内部数组中的对象的release实例方法。
}
}
void *objc_autoreleasePoolPush(void) {
return AutoreleasePoolPage::push();
}
void objc_autoreleasePoolPop(void *ctxt) {
AutoreleasePoolPage:pop(ctxt);
}
id *obj_autorelease( id obj) {
return AutoreleasePoolPage::autorelease(obj);
}
要注意的是当我们 pool autorelease会怎样？
这样做会发生异常， 在ob中，也就是foundation框架，无论调用那个对象的autorelease实例方法，实现上是调用的都是NSObject类的autorelease实例方法。
但是对于NSAutoreleasePool类，autorelease实例方法已经被该类重载了，所以出现了错误。
最后： 如何提高调用oc方法的速度
gnustep中，autorelease是用IMP(函数指针) Caching来实现的，他能高效地运行os x，ios应用程序频繁调用autorelease方法。
在方法调用时，为了解决类名、方法名以及取得方法运行时的函数指针，要在框架初始化时对其结果值进行缓存。
id autorelease_class [NSAutoreleasePool class];
SEL autorelease_sel = @selector(addObject:);
IMP autorelease_imp = [autorelease_class methodForSelector:autorelease_sel];
实际：
- (id)autorelease {
(*autorelease_imp)(autorelease_class, autorelease_sel, self);
}
与
- (id)autorelease {
[NSAutoreleasePool addObject:self];
}作用相同，但是第一种方法运行效率会快2倍。 但是他依赖于运行环境。
-----2014、3、14 beijing