詳解iOS應用開發中的ARC記憶體管理方式_IOS

提示：本文中所說的"執行個體變數"即是"成員變數"，"局部變數"即是"本地變數"

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記憶體的煩瑣，編譯器會自動在適當的地方插入適當的retain、release、autorelease語句。你不再需要擔心記憶體管理,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指標系統)，它也不是類似於其它語言中的垃圾收集器。因此 ARC 和手動記憶體管理效能是一樣的，有時還能更加快速，因為編譯器還可以執行某些最佳化

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）.手動設定某些檔案支援ARC

1、Xcode的自動轉換工具
Xcode帶了一個自動轉換工具,可以將舊的原始碼轉成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,因此首先需要設定使用LLVM 3.0編譯器:
(現使用的XCode4.5，LLVM 3.0已經升級到LLVM 4.1)

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,都會運行靜態程式碼分析工具來檢查我們的代碼

(3).設定"Objective-C Automatic Reference Counting"選項為YES,不過Xcode自動轉換工具會自動化佈建這個選項,這裡只是說明一下如何手動設定

(4).開啟Xcode的自動轉換工具

(5).Xcode會顯示一個新視窗,讓你選擇哪些檔案需要轉換

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

(7).點擊Next,幾秒鐘後,Xcode會提示所有檔案的轉換預覽,顯示源檔案的所有改變。左邊是修改後的檔案,右邊是原始檔案。在這裡你可以一個檔案一個檔案地查看Xcode的修改,以確保Xcode沒有改錯你的源檔案:

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、無效文法等,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檔案,當你稍後試圖再次轉換剩餘的檔案時,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,沒有轉換的檔案可以考慮手工進行修改
2、手動開啟某些檔案的ARC
在Compiler Flags一列加上-fobjc-arc就表示開啟這個.m檔案的ARC

3、禁止某些檔案的ARC

在Compiler Flags一列加上-fno-objc-arc就表示禁止這個.m檔案的ARC

二、原理
ARC 的規則非常簡單：只要還有一個變數指向對象，對象就會保持在記憶體中。當指標指向新值,或者指標不再存在時,相關聯的對象就會自動釋放。這條規則對於執行個體變數、synthesize屬性、局部變數都是適用的

三、strong指標
控制器中有個文本輸入框框屬性

複製代碼 代碼如下:

@property (nonatomic, assign) IBOutlet UITextField *nameField; 

1.如果使用者在文字框中輸入mj這個字串

那麼就可以說，nameField的text屬性是NSString對象的指標，也就是擁有者，該對象儲存了文本輸入框的內容

2.如果執行了如下代碼

複製代碼 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變數同樣也是這個NSString對象的擁有者,也就是有兩個指標指向同一個對象

3.隨後使用者改變了輸入框的內容，比如

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變數)，因此會繼續保留在記憶體中

4.當name變數獲得新值,或者不再存在時(如局部變數方法返回時、執行個體變數對象釋放時),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變數賦予一個新值

複製代碼 代碼如下:

name = @"Jake"; 

我們稱name和nameField.text指標為"Strong指標"，因為它們能夠保持對象的生命。預設所有執行個體變數和局部變數都是Strong指標

四、weak指標
weak型的指標變數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

複製代碼 代碼如下:

__weak NSString *name = self.nameField.text;

name變數和nameField.text屬性都指向同一個NSString對象,但name不是擁有者

2.如果文字框的內容發生變化,則原先的NSString對象就沒有擁有者,會被釋放,此時name變數會自動變成nil,稱為空白指標

weak型的指標變數自動變為nil是非常方便的，這樣阻止了weak指標繼續指向已釋放對象，避免了野指標的產生，不然會導致非常難於尋找的Bug，null 指標消除了類似的問題

3.weak指標主要用於“父-子”關係，父親擁有一個兒子的strong指標，因此父親是兒子的所有者；但為了阻止所有權迴圈,兒子需要使用weak指標指向父親。典型例子是delegate模式,你的ViewController通過strong指標（self.view）擁有一個UITableView, UITableView的dataSource和delegate都是weak指標,指向你的ViewController

五、strong和weak指標的使用注意
1.下面代碼是有問題的:

複製代碼 代碼如下:

__weak NSString *str = [[NSString alloc] initWithFormat:@"1234"]; 
NSLog(@"%@", str); // 列印出來是"(null)" 

str是個weak指標，所以NSString對象沒有擁有者,在建立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")
2.一般的指標變數預設就是strong類型的,因此一般我們對於strong變數不加__strong修飾,以下兩行代碼是等價的:

複製代碼 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

複製代碼 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,因為在手動記憶體管理中,從NSArray中移除一個對象時,這個對象會發送一條release訊息，可能會被立即釋放。隨後NSLog()列印該對象就會導致應用崩潰

複製代碼 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變數是一個strong指標,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記憶體
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記憶體管理的問題。因為strong指標會保持對象的生命,某些情況下你仍然需要手動設定這些指標為nil,否則可能導致應用記憶體不足。無論何時你建立一個新對象時,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,這對遊戲開發是非常有協助的。對於iOS 4,ARC有一點點限制(不支援weak指標),但也沒太大關係

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，但不能用來釋放執行個體變數，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標，如果有類似功能可以建立一個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式
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.不能使用記憶體儲存區（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