iOS weak原理 （[參考地址]：(http://www.cocoachina.com/articles/11990) ）

Runtime維護了一個weak表，用于存儲指向某個對象的所有weak指針。weak表其實是一個hash（哈希）表，Key是所指對象的地址，Value是weak指針的地址（這個地址的值是所指對象的地址）數(shù)組。
注意：{key :value<NSArray>},value是一個數(shù)組類型，數(shù)組里面放的是weak指針的地址，weak指針內(nèi)存放的值為所指對向的地址。

weak 的實現(xiàn)原理可以概括一下三步：
1、初始化時：runtime會調(diào)用objc_initWeak函數(shù)，初始化一個新的weak指針指向?qū)ο蟮牡刂贰?br> 2、添加引用時：objc_initWeak函數(shù)會調(diào)用 objc_storeWeak() 函數(shù)， objc_storeWeak() 的作用是更新指針指向，創(chuàng)建對應(yīng)的弱引用表。
3、釋放時，調(diào)用clearDeallocating函數(shù)。clearDeallocating函數(shù)首先根據(jù)對象地址獲取所有weak指針地址的數(shù)組，然后遍歷這個數(shù)組把其中的數(shù)據(jù)設(shè)為nil，最后把這個entry從weak表中刪除，最后清理對象的記錄。

下面將開始詳細(xì)介紹每一步：
1、初始化時：runtime會調(diào)用objc_initWeak函數(shù)，objc_initWeak函數(shù)會初始化一個新的weak指針指向?qū)ο蟮牡刂贰?br> 示例代碼：
NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];id __weak obj1 = obj;
當(dāng)我們初始化一個weak變量時，runtime會調(diào)用 NSObject.mm 中的objc_initWeak函數(shù)。這個函數(shù)在Clang中的聲明如下：
id objc_initWeak(id *object , id value);
而對于 objc_initWeak() 方法的實現(xiàn)
id objc_initWeak(id *location ,id newObj) {// 查看對象實例是否有效// 無效對象直接導(dǎo)致指針釋放if(!newObj) { *location = nil; return nil; }
可以看出，這個函數(shù)僅僅是一個深層函數(shù)的調(diào)用入口，而一般的入口函數(shù)中，都會做一些簡單的判斷（例如 objc_msgSend 中的緩存判斷），這里判斷了其指針指向的類對象是否有效，無效直接釋放，不再往深層調(diào)用函數(shù)。否則，object將被注冊為一個指向value的__weak對象。而這事應(yīng)該是objc_storeWeak函數(shù)干的。

注意：*objc_initWeak函數(shù)有一個前提條件：就是object必須是一個沒有被注冊為__weak對象的有效指針。而value則可以是null，或者指向一個有效的對象。
2、添加引用時：objc_initWeak函數(shù)會調(diào)用 objc_storeWeak() 函數(shù)， objc_storeWeak() 的作用是更新指針指向，創(chuàng)建對應(yīng)的弱引用表。
id objc_storeWeak(id *location, id newObj)
{
id oldObj;
SideTable *oldTable;
SideTable *newTable;
......
// Acquire locks for old and new values.
// Order by lock address to prevent lock ordering problems.
// Retry if the old value changes underneath us.
retry:
oldObj = location;
oldTable = SideTable::tableForPointer(oldObj);
newTable = SideTable::tableForPointer(newObj);
......
if (location != oldObj) {
OSSpinLockUnlock(lock1);

if SIDE_TABLE_STRIPE > 1

    if (lock1 != lock2) OSSpinLockUnlock(lock2);

endif

    goto retry;
}
if (oldObj) {
    weak_unregister_no_lock(&oldTable->weak_table, oldObj, location);
}
if (newObj) {
    newObj = weak_register_no_lock(&newTable->weak_table, newObj,location);
    // weak_register_no_lock returns NULL if weak store should be rejected
}
// Do not set *location anywhere else. That would introduce a race.
*location = newObj;
......
return newObj;

}

SideTable 這個結(jié)構(gòu)體，我給他起名引用計數(shù)和弱引用依賴表，因為它主要用于管理對象的引用計數(shù)和 weak 表。在 NSObject.mm 中聲明其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：
class SideTable {
private:
static uint8_t table_buf[SIDE_TABLE_STRIPE * SIDE_TABLE_SIZE];
public:
RefcountMap refcnts ; // 引用計數(shù)的 hash 表
weak_table_t weak_table; // weak 引用全局 hash 表
......
}
2)、weak表
weak表是一個弱引用表，實現(xiàn)為一個weak_table_t結(jié)構(gòu)體，存儲了某個對象相關(guān)的的所有的弱引用信息。
struct weak_table_t{
// 保存了所有指向指定對象的 weak 指針
weak_entry_t *weak_entries;
// 存儲空間
size_t num_entries;
// 參與判斷引用計數(shù)輔助量
uintptr_t mask;
// hash key 最大偏移值
uintptr_t max_hash_displacement;
};

這是一個全局弱引用hash表。使用不定類型對象的地址作為 key ，用 weak_entry_t 類型結(jié)構(gòu)體對象作為 value 。其中的 weak_entries 成員，從字面意思上看，即為弱引用表入口。其實現(xiàn)也是這樣的。
其中weak_entry_t是存儲在弱引用表中的一個內(nèi)部結(jié)構(gòu)體，它負(fù)責(zé)維護和存儲指向一個對象的所有弱引用hash表。其定義如下：
struct weak_entry_t {
DisguisedPtr referent;
union {
struct {
weak_referrer_t *referrers;
uintptr_t out_of_line : 1;
......
};
struct {
// out_of_line=0 is LSB of one of these (don't care which)
weak_referrer_t inline_referrers[WEAK_INLINE_COUNT];
};
};
};

在 weak_entry_t 的結(jié)構(gòu)中，DisguisedPtr referent 是對泛型對象的指針做了一個封裝，通過這個泛型類來解決內(nèi)存泄漏的問題。從注釋中寫 out_of_line 成員為最低有效位，當(dāng)其為0的時候， weak_referrer_t 成員將擴展為多行靜態(tài) hash table。其實其中的 weak_referrer_t 是二維 objc_object 的別名，通過一個二維指針地址偏移，用下標(biāo)作為 hash 的 key，做成了一個弱引用散列。

那么在有效位未生效的時候，out_of_line 、 num_refs、 mask 、 max_hash_displacement 有什么作用？以下是筆者自身的猜測：

out_of_line：最低有效位，也是標(biāo)志位。當(dāng)標(biāo)志位 0 時，增加引用表指針緯度。

num_refs：引用數(shù)值。這里記錄弱引用表中引用有效數(shù)字，因為弱引用表使用的是靜態(tài) hash 結(jié)構(gòu)，所以需要使用變量來記錄數(shù)目。

mask：計數(shù)輔助量。

max_hash_displacement：hash 元素上限閥值。

其實 out_of_line 的值通常情況下是等于零的，所以弱引用表總是一個 objc_objective 指針二維數(shù)組。一維 objc_objective 指針可構(gòu)成一張弱引用散列表，通過第三緯度實現(xiàn)了多張散列表，并且表數(shù)量為 WEAK_INLINE_COUNT 。

總結(jié)一下 StripedMap[] ： StripedMap 是一個模板類，在這個類中有一個 array 成員，用來存儲 PaddedT 對象，并且其中對于 [] 符的重載定義中，會返回這個 PaddedT 的 value 成員，這個 value 就是我們傳入的 T 泛型成員，也就是 SideTable 對象。在 array 的下標(biāo)中，這里使用了 indexForPointer 方法通過位運算計算下標(biāo)，實現(xiàn)了靜態(tài)的 Hash Table。而在 weak_table 中，其成員 weak_entry 會將傳入對象的地址加以封裝起來，并且其中也有訪問全局弱引用表的入口。

舊對象解除注冊操作 weak_unregister_no_lock
該方法主要作用是將舊對象在 weak_table 中解除 weak 指針的對應(yīng)綁定。根據(jù)函數(shù)名，稱之為解除注冊操作。從源碼中，可以知道其功能就是從 weak_table 中解除weak 指針的綁定。而其中的遍歷查詢，就是針對于 weak_entry 中的多張弱引用散列表。

新對象添加注冊操作 weak_register_no_lock

這一步與上一步相反，通過 weak_register_no_lock 函數(shù)把新的對象進行注冊操作，完成與對應(yīng)的弱引用表進行綁定操作。

3、釋放時，調(diào)用clearDeallocating函數(shù)。clearDeallocating函數(shù)首先根據(jù)對象地址獲取所有weak指針地址的數(shù)組，然后遍歷這個數(shù)組把其中的數(shù)據(jù)設(shè)為nil，最后把這個entry從weak表中刪除，最后清理對象的記錄。

當(dāng)weak引用指向的對象被釋放時，又是如何去處理weak指針的呢？當(dāng)釋放對象時，其基本流程如下：

1、調(diào)用objc_release
2、因為對象的引用計數(shù)為0，所以執(zhí)行dealloc
3、在dealloc中，調(diào)用了_objc_rootDealloc函數(shù)
4、在_objc_rootDealloc中，調(diào)用了object_dispose函數(shù)
5、調(diào)用objc_destructInstance
6、最后調(diào)用objc_clear_deallocating
重點看對象被釋放時調(diào)用的objc_clear_deallocating函數(shù)。該函數(shù)實現(xiàn)如下：

voidobjc_clear_deallocating(id obj){assert(obj);assert(!UseGC);if(obj->isTaggedPointer())return; obj->clearDeallocating();}

也就是調(diào)用了clearDeallocating，繼續(xù)追蹤可以發(fā)現(xiàn)，它最終是使用了迭代器來取weak表的value，然后調(diào)用weak_clear_no_lock,然后查找對應(yīng)的value，將該weak指針置空，weak_clear_no_lock函數(shù)的實現(xiàn)如下：
objc_clear_deallocating該函數(shù)的動作如下：
1、從weak表中獲取廢棄對象的地址為鍵值的記錄
2、將包含在記錄中的所有附有 weak修飾符變量的地址，賦值為nil
3、將weak表中該記錄刪除
4、從引用計數(shù)表中刪除廢棄對象的地址為鍵值的記錄
看了objc-weak.mm的源碼就明白了：其實Weak表是一個hash（哈希）表，然后里面的key是指向?qū)ο蟮牡刂?，Value是Weak指針的地址的數(shù)組。

補充：.m和.mm的區(qū)別
.m：源代碼文件，這個典型的源代碼文件擴展名，可以包含OC和C代碼。
.mm：源代碼文件，帶有這種擴展名的源代碼文件，除了可以包含OC和C代碼之外，還可以包含C++代碼。僅在你的OC代碼中確實需要使用C++類或者特性的時候才用這種擴展名。