iOS内存管理编程指南

2022-10-26 14:34:40

iOS下内存管理的基本思想就是引用计数，通过对象的引用计数来对内存对象的生命周期进行控制。具体到编程时间方面，主要有两种方式：

1：MRR（manual retain-release），人工引用计数，对象的生成、销毁、引用计数的变化都是由开发人员来完成。

2：ARC（Automatic Reference Counting），自动引用计数，只负责对象的生成，其他过程开发人员不再需要关心其销毁，使用方式类似于垃圾回收，但其实质还是引用计数。

iOS不支持垃圾回收机制，这点与Mac OS有所不同。

ARC是Xcode 4.2之后加入的新特性，可能很多开发人员并不习惯使用，但使用ARC给开发带来的便利是显而易见的，鼓励大家都去尝试一下。

ARC的具体介绍及使用细则大家可以参考苹果官方文档，本文主要介绍MRR。

一：基本原则

关于MRR，我总结了一句话：是你的，就是你的；不是你的，就不是你的。

虽然看上去比较废话，但揭示了MRR内存管理里的一个核心原则，“只负责你拥有的对象的生命周期”，也就是说，如果你对一个对象有所有权，那么你就要负责其回收的工作，否则，你不需要，也不能取回收你不拥有的对象。

那些对象属于“拥有”范畴呢？

1：所有使用alloc, new, copy或mutabelCopy，以及这些关键词开头的函数返回的对象，你都是拥有所有权的，也就是要负责这些对象的内存回收工作。这是iOS开发中的一种约定，所以，当你编写自己的alloc, new或copy类型的函数时，也请遵循这样的命名规范。

2：retain返回的对象，拥有所有权。例如显示调用retain函数返回的结果，或者synthesize 的retain类型的成员变量。

3：所有使用其他函数返回的对象，没有所有权。

4：返回的对象的引用，没有所有权。

5：autorelease返回的对象没有所有权。

举例说明：

[cpp] view plaincopy

  1. //1：使用alloc函数生成，有所有权

  2. NSString* stringA = [[NSString alloc] init];

  3. stringA = @"abc";

  4. [stringA release];

  5. //2：使用initWithString返回对象，无所有权

  6. NSString* stringB = [NSString stringWithString: @"abc"];

  7. //3：显示调用retain返回对象, 拥有所有权

  8. NSString* stringC = [[NSString stringWithString: @"abc"] retain];

  9. stringC = @"def";

  10. [stringC release];

  11. //4：retain类型成员变量，拥有所有权

  12. @property (retain) NSString* stringD;

  13. @synthesize stringD = _stringD;

  14. - (void) dealloc

  15. {

  16. [_stringD release];

  17. [super dealloc];

  18. }

  19. //5：通过引用返回的对象无所有权

  20. NSString** stringERef = [self stringRef];

  21. *stringERef = @"abc";

二：成员变量的内存管理

注意上面的例子4，将成员变量声明为retain并synthesize时，编译器会帮你生成对应变量的setter与getter，其中, 生成的setter形式如下：

[cpp] view plaincopy

  1. - (void) setStringD: (NSString*) newString

  2. {

  3. [newString retain];

  4. [_stringD release];

  5. _stringD = newString;

  6. }

首先获得newString的所有权，然后释放掉已经拥有的_stringD（其实此对象有可能并没有被释放，取决与其release后的引用计数是否为0）, 再将newString的值赋给_stringD，这样，获得了新的，释放了旧的，就完成了对象所有权的释放与获得。注意retain与release的调用顺序，避免了同一个对象赋值引起的悬空指针问题。

当成员变量声明为assign和copy时，其生成的setter形式如下：

[cpp] view plaincopy

  1. //copy

  2. - (void) setStringD: (NSString*) newString

  3. {

  4. NSString* temp = [newString copy];

  5. [_stringD release];

  6. _stringD = temp;

  7. }

  8. //assign

  9. - (void) setStringD: (NSString*) newString

  10. {

  11. _stringD = newString;

  12. }

copy类型的成员变量也是拥有所有权的，也要在dealloc函数中显式释放。而assign不是。

很多人对self.stringD = @"abc"的调用形式比较困惑; 其实，编译器会将此语句自动转换为[self.setStringD：@"abc"];

还有一点要注意，声明成员类型时只有copy，没有mutableCopy，那么，如果一个成员变量是MutableArray，且被声明成copy类型，但编译器生成的setter中调用的是copy，而不是MutableCopy，所以，向MutableArray类型的成员插入数据时就会报错，因为其保存的真正类型不是MutableArray，而是Array. 这种情况有两个解决方案：一是将改变量类型声明为retain形式; 二是手动编写setter，调用mutableCopy函数。

NSObject函数声明了dealloc函数来清理内存，所有有“retain, copy”类型成员变量的类都要实现这个函数。在其内，要调用相应对象的release函数，不要忘记在【最后】调用[super dealloc]；

说到成员变量的声明周期，还要提一下IBOutlet类型的变量，默认情况下, IBOutlet对象的类型都是retain的，由于这些对象来自界面文件（xib, storyboard），所以其出事化过程无需关心，其他处理方式与普通成员变量大体相同，只有一点，需要在-  (void) viewDidUnload函数中将这些变量置空, 如下所示：

[cpp] view plaincopy

  1. - (void) viewDidUnload

  2. {

  3. self.outletA = nil;

  4. self.outletB = nil;

  5. [super viewDidUnload];

  6. }

当出现内存警告时，viewDidUnload将会被调用。前面提到过，self.outletA = nil 等价于[self setOutletA: nil], 所以，在出现内存警告的情况下，IBOutlet类型的对象会被释放。

三：容器对象与内存管理

iOS中，容器对象对其内的对象拥有所有权，也就是说，当一个对象被插入到容器内时，其retainCount会加一，从容器内移除时，其retainCount会减一，当容器本身被release时，期内所有对象的retainCount都会减一。如下代码所示：

[cpp] view plaincopy

  1. NSString* stringA = [[NSString alloc] init];//stringA的retainCount: 1

  2. NSArray* array = [[NSArray alloc] init];

  3. [array addObject: stringA];//stringA的retainCount：2

  4. [stringA release];//stringA的retainCount：1

  5. [array release];//retainCount: 0

四：稀缺资源的管理

稀缺资源包括文件，网络连接，缓存等，这些资源是很关键的系统资源，系统内其他应用可能会随时需要这些资源，所以，这些资源就不适合作为类的成员变量了，因为dealloc的实际调用时间，是否真正调用是我们无法控制的，很有可能造成稀缺资源被无意义的占用，二其他应用却无法获得相应资源。所以，随时申请随时释放是最好的选择。

五：AutoRelease

简单说，autorelease对象的释放动作由AutoReleasePool完成，所有autorelease对象在其【对应】的AutoReleasePool释放的过程中，都会受到一条release消息，也就是说，pool析构的实际也就是autorelease对象析构的时机，注意，这里的【对应】指的是离改autorelese最近的那一个AutoRelasePool。

有这么几种情况必须自己创建AutoReleasePool：

1：程序没有界面，也就是没有消息循环的程序，

2：一个循环内创建大量临时的autorelease对象，那么写法最好是这样的：

[cpp] view plaincopy

  1. NSAutoReleasePool* outPool = [[NSAutoReleasePool alloc] init];

  2. for (int index = 0; index != 1000000; ++index) {

  3. NSAutoReleasePool* pool = [[NSAutoReleasePool alloc] init];

  4. NSString* temp = [[[NSString alloc] init] autorelease];

  5. [pool drain];

  6. }

  7. [outPool release];

若果没有循环中的pool, 那么直到结束循环之前，这1000000个autorelease 临时对象都不会被释放掉，占用大量内存。

3：线程函数内需要有AutoReleasePool对象，否则期内生成的autorelease对象在线程函数结束时不会被释放（此条对Cocoa-Touch不适用）。

4：普通函数返回对象，这里的普通函数指的是非alloc, new, copy, mutablecopy开头的函数，为了确保返回的对象有效，需要将返回的对象设为autorelease,如下所示：

[cpp] view plaincopy

  1. - (NSString*) returnString

  2. {

  3. NSString* tempString = [[NSString alloc] init];

  4. tempString = @"autorelease";

  5. return [tempString autorelease];

  6. }

实际上，iOS SDK中绝大多数普通函数返回的都是autorelease对象。

六：其他注意事项

1：避免循环引用，如果两个对象互相为对方的成员变量，那么这两个对象一定不能同时为retain，否则，两个对象的dealloc函数形成死锁，两个对象都无法释放。

2：不要滥用autorelease，如果一个对象的生命周期很清晰，那最好在结束使用后马上调用release，过多的等待autorelease对象会给内存造成不必要的负担。

3：编码过程中，建议将内存相关的函数，如init, dealloc, viewdidload, viewdidunload等函数放在最前，这样比较显眼，忘记处理的概率也会降低。

4：AutoReleasePool对象在释放的过程中，在IOS下，release和drain没有区别。但为了一致性，还是推荐使用drain。

参考：Advanced Memory Management Programming Guide

上一篇：python-在PyCharm中实现对其他测试运行程序的支持


下一篇：P8109 [Cnoi2021]幻想乡程序设计大赛 题解