Objective-C：內(nèi)存管理

內(nèi)存管理的問(wèn)題#

??先看看下面的幾段代碼，重溫一下使用內(nèi)存常見的問(wèn)題。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int a = 2;

void foo() {}

int main() {
    char str1[20] = "Gello, world!";
    char *str2 = "Gello, world!";// 只讀數(shù)據(jù)段，無(wú)法更改，內(nèi)存使用錯(cuò)誤
    char *str3 = (char *)malloc(1000);// 申請(qǐng)空間
    //str[0] = 'H';//只讀數(shù)據(jù)段無(wú)法更改 bos error
    str1[0] = 'H';
    printf("棧（stack）：str1 = %p\n", str1);
    printf("堆（head）：str3 = %p\n", str3);
    printf("數(shù)據(jù)段：a = %p\n", &a);
    printf("只讀數(shù)據(jù)段:str2 = %p\n", str2);
    printf("代碼段：str2 = %p\n", foo);
    free(str3);
    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

void get_memory(char *p, int capacity) {
    p = malloc(sizeof *p * capacity);
}

// 任何時(shí)候希望通過(guò)函數(shù)調(diào)用修改傳入的參數(shù)
// 那就不能只傳參數(shù)的值 而要傳參數(shù)的地址
// 如果傳入的參數(shù)本身就是地址 那么就要使用指向指針的指針
// 指針的第一個(gè)用途就是實(shí)現(xiàn)跨棧的操作
void get_memory2(char **p, int capacity) {
    // 指針的第二個(gè)用途就是申請(qǐng)堆空間
    *p = malloc(sizeof **p * capacity);
}

void swap(int *a, int *b) {
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

int main() {
    int a = 5, b = 10;
    printf("a = %d, b = %d\n", a, b);
    swap(&a, &b);// 交換 a 和 b 的值
    printf("a = %d, b = %d\n", a, b);
    char *str = NULL;
    // 未申請(qǐng)到堆空間，只是為形參申請(qǐng)了100字節(jié)的空間
    // 為指針申請(qǐng)空間，需要傳指針的地址，用二重指針（指針的指針）
    //get_memory(str, 100);
    get_memory2(&str, 100);
    if (str)// 判斷是否申請(qǐng)到空間
    {
        strcpy(str, "Hello, world!");
        printf("%s\n", str);
        free(str);// 堆空間不會(huì)隨著棧的消失而消失，需要手動(dòng)釋放
        str = NULL;
    }
    return 0;
}

#include <stdio.h>

char *get_memory() {
    // c中數(shù)組的數(shù)據(jù)放在?？臻g中
    // str是一個(gè)局部變量，調(diào)用結(jié)束后會(huì)自動(dòng)釋放
    // 一個(gè)函數(shù)可以返回?？臻g的數(shù)據(jù)但不能返回?？臻g的地址
    char str[] = "hello, world";
    char *str2 = "hello, world";// 放在只讀數(shù)據(jù)段中 
    // return str;// 無(wú)法返回?？臻g的地址
    return str2;
}

void main() {
    char *str = get_memory();
    if (str != NULL) {
        printf("%s\n", str);
        // 沒(méi)有申請(qǐng)空間（malloc）， 不能釋放堆空間
        // free操作跟malloc操作是成對(duì)出現(xiàn)的
        //free（str）;
    }
    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

char *get_memory(int capacity) {
    char *str = malloc(sizeof *str * capacity);
    return str;
}

void foo(char *str) {
    // ...
    free(str);
    str = NULL;
}

void bar(char *str) {
    strcpy(str, "Hello, world!");
    printf("%s\n", str);
    // 用完內(nèi)存一定需要釋放, 否則有內(nèi)存泄露的風(fēng)險(xiǎn)
    free(str);
    str = NULL; // important
}

int main() {
    char *str = get_memory(100);
    // 申請(qǐng)內(nèi)存以后一定要先判斷再使用
    if (str) {
        bar(str);// 調(diào)用完后若有其他函數(shù)調(diào)用str，提前釋放了str，會(huì)出錯(cuò)
        //foo(str);// 重復(fù)釋放
    }
    return 0;
}

??C語(yǔ)言中內(nèi)存操作常見錯(cuò)誤：

  1. 內(nèi)存分配未成功就開始使用內(nèi)存。

  2. 內(nèi)存分配雖然成功但尚未初始化就使用。

  3. 內(nèi)存分配成功且已經(jīng)初始化但訪問(wèn)越界。

  4. 使用realloc()函數(shù)不使用備用指針。

  5. 內(nèi)存泄露（申請(qǐng)了堆空間，但在使用結(jié)束后忘記釋放）。

  6. 提前釋放（釋放了內(nèi)存卻仍然在使用的空間，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不安全）。

  7. 重復(fù)釋放（釋放一個(gè)已經(jīng)釋放過(guò)的空間，導(dǎo)致程序崩潰）。

??上述問(wèn)題中的第5項(xiàng)和第6項(xiàng)在實(shí)際開發(fā)中，尤其是遇到模塊化的團(tuán)隊(duì)開發(fā)或者程序中使用多線程的時(shí)候，顯得尤為難以處理。為了解決上述問(wèn)題，在Objective-C中引入了引用計(jì)數(shù)的概念。Objective-C中每個(gè)類都是NSObject子類，因此每個(gè)對(duì)象都有一個(gè)內(nèi)置的計(jì)數(shù)器，這個(gè)計(jì)數(shù)器稱為引用計(jì)數(shù)(Reference Count)，也稱保留計(jì)數(shù)(Retain Count)。所謂Objective-C的內(nèi)存管理，就是要維護(hù)引用計(jì)數(shù)器正確+1和-1，當(dāng)引用計(jì)數(shù)器為0時(shí)，對(duì)象正確釋放。在Objective-C中，每個(gè)對(duì)象就如同一個(gè)QQ討論組，當(dāng)有人創(chuàng)建討論組時(shí)，討論組人數(shù)為1（對(duì)象創(chuàng)建）；每有一個(gè)人加入討論組，該討論組的人數(shù)+1（使用retain增加引用計(jì)數(shù)），每有一個(gè)人離開討論組，該討論組的人數(shù)-1（使用release減少引用計(jì)數(shù)）；如果討論組的人數(shù)為0，則自動(dòng)解散。

??和內(nèi)存管理相關(guān)的方法：

  • retain：增加對(duì)象的引用計(jì)數(shù)。

  • release：減少對(duì)象的引用計(jì)數(shù)。

  • autorelease：在自動(dòng)釋放池塊結(jié)束時(shí)減少對(duì)象的引用計(jì)數(shù)。

  • retainCount：引用計(jì)數(shù)的數(shù)量。

  • 將整個(gè)項(xiàng)目都改成手動(dòng)內(nèi)存管理
    操作：（選擇no）

整個(gè)項(xiàng)目改為手動(dòng)內(nèi)存管理.png
    • 將項(xiàng)目中的某個(gè)文件改成手動(dòng)內(nèi)存管理
      操作：選擇需要改為手動(dòng)管理的m文件添加 -fno-objc-arc
某個(gè)文件改成手動(dòng)內(nèi)存管理.png

如何有效管理內(nèi)存##

??C語(yǔ)言中內(nèi)存操作要牢記以下幾點(diǎn)：

  1. 用malloc()/realloc()/calloc()申請(qǐng)內(nèi)存后，應(yīng)理解檢查是否為NULL。

  2. 不要忘記為數(shù)組或動(dòng)態(tài)申請(qǐng)的內(nèi)存賦值，防止未初始化的內(nèi)存作為運(yùn)算的右值。

  3. 內(nèi)存操作要小心邊界，防止操作越界。

  4. 分配內(nèi)存和釋放內(nèi)存的操作必須配對(duì)，防止內(nèi)存泄露。

  5. 用free()函數(shù)釋放內(nèi)存后將指針賦值為NULL，防止產(chǎn)生野指針。

??Objective-C中使用內(nèi)存的原則基本上是：

  1. 分配內(nèi)存的操作要和釋放內(nèi)存的操作成對(duì)出現(xiàn)。

  2. 誰(shuí)分配了內(nèi)存，誰(shuí)就要負(fù)責(zé)回收此內(nèi)存。

??特殊情況：

  1. 成員變量是對(duì)象指針，應(yīng)在析構(gòu)方法（dealloc）中釋放。

  2. 如果發(fā)生指針的轉(zhuǎn)移，應(yīng)釋放舊對(duì)象，retain新對(duì)象。

  3. 從對(duì)象持有者（如NSArray、NSDictionary等）中取出對(duì)象的指針，如需長(zhǎng)期使用，需要retain。

??ARC自動(dòng)釋放池的代碼示例

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "YHStudent.h"

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // 野指針(釋放了仍然還在使用)和內(nèi)存泄露(未正確的釋放)
        // 1、創(chuàng)建了一個(gè)學(xué)生對(duì)象(堆上)
        // 2、創(chuàng)建了一個(gè)指針(棧上)
        // 3、指針指向了學(xué)生能夠?qū)ο?指針中存儲(chǔ)了學(xué)生對(duì)象的地址)
        __weak YHStudent *stu = [[YHStudent alloc] init];// 弱指針，一初始化就銷毀 ，stu直接被銷毀
        __strong YHStudent *stu2 = [[YHStudent alloc] init];// 強(qiáng)指針
        YHStudent *student = [[YHStudent alloc] init];// 強(qiáng)指針

        stu2 = nil;//若賦值為空，則在這被釋放，stu2在這里被銷毀
    }// 在這兒被釋放(由于出了強(qiáng)指針(student)的作用域)
    return 0;
}

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface YHStudent : NSObject

@property (nonatomic, copy) NSString *name;

@end

#import "YHStudent.h"

@implementation YHStudent

//ARC中可以重寫dealloc方法，但是覺(jué)對(duì)不見而已調(diào)用父類的dealloc方法
//在對(duì)象將要銷毀的時(shí)候會(huì)自動(dòng)調(diào)用dealloc
- (void) dealloc {
    NSLog(@"學(xué)生被銷毀!!");
}

@end

  1. 四個(gè)關(guān)鍵字的使用

    __strong（強(qiáng)引用）：缺省屬性，其修飾的對(duì)象指針，指向哪個(gè)對(duì)象，會(huì)對(duì)該對(duì)象retain，離開哪個(gè)對(duì)象，會(huì)對(duì)該對(duì)象release。

    __weak（弱引用）：其修飾的對(duì)象指針，指向任何對(duì)象都不會(huì)retain。這樣的指針指向的對(duì)象隨時(shí)可能消失。如果對(duì)象消失了，這個(gè)指針會(huì)自動(dòng)變成nil。

    __unsafe_unretained：其修飾的對(duì)象指針，指向任何對(duì)象都不retain。當(dāng)指向的對(duì)象消失，該指針不會(huì)變成nil，仍然指向已經(jīng)釋放的對(duì)象。

    __autoreleasing：只用來(lái)修飾需要被傳入地址的指針。

  2. 屬性修飾符

    • copy：控制@property實(shí)現(xiàn)的set方法,會(huì)先創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象，將參數(shù)的值傳給新的對(duì)象,最后將新的對(duì)象賦值給成員變量.常用來(lái)修飾字符串、block、數(shù)組、字典、NSData;
    • strong：控制@property實(shí)現(xiàn)符合內(nèi)存管理的set方法，引用計(jì)數(shù)加1；修飾一般的對(duì)象(retain的替代品）
    • weak：控制@property實(shí)現(xiàn)一般的set方法(直接賦值),修飾對(duì)象用來(lái)避免循環(huán)引用(最常用的是delegate)
    • assign：控制@property實(shí)現(xiàn)一般的set方法(直接賦值)；常用來(lái)修飾基本數(shù)據(jù)類型（int、float、char、結(jié)構(gòu)體、枚舉、聯(lián)合體）
    • retain:在MRC中相當(dāng)于strong(實(shí)現(xiàn)的set方法就是舊值release、新值retain)。

  3. 牢記在ARC有效時(shí)retain/release/autorelease/retainCount都不能用。

  4. 不能顯式調(diào)用dealloc析構(gòu)器，析構(gòu)器中可以將成員變量中的指針賦值為nil。

  5. 用@autoreleasepool{}替代NSAutoreleasePool對(duì)象的創(chuàng)建。

  6. 在ARC有效時(shí)id和void *不再等同，需要用__bridge轉(zhuǎn)換。

  7. 不要在C的結(jié)構(gòu)體中聲明對(duì)象指針，否則無(wú)法進(jìn)行內(nèi)存管理。

管理內(nèi)存的一些常見問(wèn)題##

  • 內(nèi)存管理的作用:

    • 解決內(nèi)存泄露和野指針操作

  • 為什么要內(nèi)存管理，我們要注意的問(wèn)題是什么？

    • 解決內(nèi)存泄露和野指針操作

  • 什么是黃金法則？

    • 內(nèi)存管理原則:誰(shuí)創(chuàng)建誰(shuí)釋放，在哪兒創(chuàng)建在哪兒釋放

  • @property參數(shù)(retain)要注意的問(wèn)題:避免循環(huán)引用

  • 什么時(shí)候autorelease？與release的區(qū)別

    • 對(duì)象需要延時(shí)銷毀的時(shí)候使用autorelease
    • autorelease是將對(duì)象添加到自動(dòng)釋放池中（延時(shí)對(duì)象的銷毀），release將對(duì)象的引用計(jì)數(shù)器減1

  • 什么是自動(dòng)釋放池

    • 注意：autorelease和autoreleasepool是成對(duì)出現(xiàn)的
    • autoreleasepool的原理:當(dāng)autoreleasepool銷毀的時(shí)候，會(huì)將自動(dòng)釋放池中所有的對(duì)象調(diào)用一次release方法
    • autorelease的作用:將對(duì)象放入自動(dòng)釋放池中(并不是寫在自動(dòng)釋放池的大括號(hào)中的對(duì)象就是在自動(dòng)釋放池中的對(duì)象)

  • 一個(gè)工程中能有一個(gè)自動(dòng)釋放池？

    • 錯(cuò)，可以NSAutoreleasePool或者@Autoreleasepool{}去創(chuàng)建多個(gè)自動(dòng)釋放池

  • 在手動(dòng)內(nèi)存管理中，盡量都使用autorelease？

    • 錯(cuò)，對(duì)象調(diào)用autorelease會(huì)延遲對(duì)象的銷毀，如果所有的對(duì)象都延遲銷毀的話，相當(dāng)于沒(méi)有做內(nèi)存管理

  • 對(duì)內(nèi)存管理的理解?(原理)重點(diǎn)

    • 手動(dòng)(MRC):1、在創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象的時(shí)候系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建這個(gè)對(duì)象的引用計(jì)數(shù)，并且賦值為1；2、當(dāng)引用計(jì)數(shù)為0的時(shí)候，對(duì)象會(huì)去調(diào)用dealloc方法，來(lái)銷毀對(duì)象；3、對(duì)象調(diào)用release方法會(huì)讓引用計(jì)數(shù)減1，調(diào)用retain方法讓對(duì)象的引用計(jì)數(shù)加1。

    • 自動(dòng)(ARC):在ARC中管理內(nèi)存的實(shí)質(zhì)還是通過(guò)引用器去管理的，但是程序員不再去關(guān)心引用計(jì)數(shù)的值。在ARC環(huán)境下，系統(tǒng)會(huì)在程序編譯的時(shí)候會(huì)自動(dòng)在合適的地方添加retain、release或者autorelease。

    • 當(dāng)有強(qiáng)指針指向?qū)ο蟮臅r(shí)候，對(duì)象不銷毀；弱指針不影響對(duì)象的銷毀;指針默認(rèn)都是強(qiáng)指針

    • __weak 使用這個(gè)關(guān)鍵字修飾的指針是弱指針；__strong 使用這個(gè)關(guān)鍵字修飾的指針是強(qiáng)指針（默認(rèn)值）；

  • 手動(dòng)內(nèi)存管理的原則？

    • 程序中如果出現(xiàn)alloc、retain、new必須配對(duì)出現(xiàn)一個(gè)release或者autorelease(誰(shuí)創(chuàng)建誰(shuí)釋放，在哪兒創(chuàng)建在哪兒釋放)

  • 3、 autoreleasepool的原理和autorelease的作用

    • autoreleasepool的原理:當(dāng)autoreleasepool銷毀的時(shí)候，會(huì)將自動(dòng)釋放池中所有的對(duì)象調(diào)用一次release方法
    • autorelease的作用:將對(duì)象放入自動(dòng)釋放池中(并不是寫在自動(dòng)釋放池的大括號(hào)中的對(duì)象就是在自動(dòng)釋放池中的對(duì)象)

  • 4、 MRC中符合內(nèi)存管理setter函數(shù) 的書寫（舊值release，新值retain，然后賦值）

最后編輯于 ：
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