objective-C 中的記憶體管理解說

初學objectice-C的朋友都有一個困惑，總覺得對objective-C的記憶體管理機制琢磨不透，程式經常記憶體流失或莫名其妙的崩潰。我在這裡總結了自己對objective-C記憶體管理機制的研究成果和經驗，寫了這麼一個由淺入深的教程。希望對大家有所協助，也歡迎大家一起探討。   此文涉及的記憶體管理是針對於繼承於NSObject的Class。 一 基本原理 Objective-C的記憶體管理機制與.Net/Java那種全自動的記憶體回收機制是不同的，它本質上還是C語言中的手動管理方式，只不過稍微加了一些自動方法。 1           Objective-C的對象產生於堆之上，產生之後，需要一個指標來指向它。 ClassA *obj1 = [[ClassA alloc] init];   2           Objective-C的對象在使用完成之後不會自動銷毀，需要執行dealloc來釋放空間（銷毀），否則記憶體泄露。 [obj1 dealloc];          這帶來了一個問題。下面代碼中obj2是否需要調用dealloc？ ClassA *obj1 = [[ClassA alloc] init]; ClassA *obj2 = obj1; [obj1 hello]; //輸出hello [obj1 dealloc]; [obj2 hello]; //能夠執行這一行和下一行嗎？ [obj2 dealloc];          不能，因為obj1和obj2隻是指標，它們指向同一個對象，[obj1 dealloc]已經銷毀這個對象了，不能再調用[obj2 hello]和[obj2 dealloc]。obj2實際上是個無效指標。          如何避免無效指標？請看下一條。   3           Objective-C採用了引用計數(ref count或者retain count)。對象的內部儲存一個數字，表示被引用的次數。例如，某個對象被兩個指標所指向（引用）那麼它的retain count為2。需要銷毀對象的時候，不直接調用dealloc，而是調用release。release會讓retain count減1，只有retain count等於0，系統才會調用dealloc真正銷毀這個對象。 ClassA *obj1 = [[ClassA alloc] init]; //對象產生時，retain count = 1 [obj1 release]; //release使retain count減1，retain count = 0，dealloc自動被調用,對象被銷毀 我們回頭看看剛剛那個無效指標的問題，把dealloc改成release解決了嗎？ ClassA *obj1 = [[ClassA alloc] init]; //retain count = 1 ClassA *obj2 = obj1; //retain count = 1 [obj1 hello]; //輸出hello [obj1 release]; //retain count = 0，對象被銷毀 [obj2 hello]; [obj2 release];          [obj1 release]之後，obj2依然是個無效指標。問題依然沒有解決。解決方案見下一條。   4           Objective-C指標賦值時，retain count不會自動增加，需要手動retain。 ClassA *obj1 = [[ClassA alloc] init]; //retain count = 1 ClassA *obj2 = obj1; //retain count = 1 [obj2 retain]; //retain count = 2 [obj1 hello]; //輸出hello [obj1 release]; //retain count = 2 – 1 = 1 [obj2 hello]; //輸出hello [obj2 release]; //retain count = 0，對象被銷毀 問題解決！注意，如果沒有調用[obj2 release]，這個對象的retain count始終為1，不會被銷毀，記憶體泄露。(1-4可以參考附件中的樣本程式memman-no-pool.m) 這樣的確不會記憶體泄露，但似乎有點麻煩，有沒有簡單點的方法？見下一條。   5           Objective-C中引入了autorelease pool（自動釋放對象池），在遵守一些規則的情況下，可以自動釋放對象。（autorelease pool依然不是.Net/Java那種全自動的記憶體回收機制） 5.1          新產生的對象，只要調用autorelease就行了，無需再調用release！ ClassA *obj1 = [[[ClassA alloc] init] autorelease]; //retain count = 1 但無需調用release   5.2          對於存在指標賦值的情況，代碼與前面類似。 ClassA *obj1 = [[[ClassA alloc] init] autorelease]; //retain count = 1 ClassA *obj2 = obj1; //retain count = 1 [obj2 retain]; //retain count = 2 [obj1 hello]; //輸出hello //對於obj1，無需調用（實際上不能調用）release [obj2 hello]; //輸出hello [obj2 release]; //retain count = 2-1 = 1   細心的讀者肯定能發現這個對象沒有被銷毀，何時銷毀呢？誰去銷毀它？（可以參考附件中的樣本程式memman-with-pool.m）請看下一條。   6           autorelease pool原理剖析。（其實很簡單的，一定要堅持看下去，否則還是不能理解Objective-C的記憶體管理機制。） 6.1          autorelease pool不是天生的，需要手動創立。只不過在建立一個iphone項目時，xcode會自動幫你寫好。autorelease pool的真名是NSAutoreleasePool。 NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init]; 6.2          NSAutoreleasePool內部包含一個數組（NSMutableArray），用來儲存聲明為autorelease的所有對象。如果一個對象聲明為autorelease，系統所做的工作就是把這個對象加入到這個數組中去。 ClassA *obj1 = [[[ClassA alloc] init] autorelease]; //retain count = 1，把此對象加入autorelease pool中 6.3          NSAutoreleasePool自身在銷毀的時候，會遍曆一遍這個數組，release數組中的每個成員。如果此時數組中成員的retain count為1，那麼release之後，retain count為0，對象正式被銷毀。如果此時數組中成員的retain count大於1，那麼release之後，retain count大於0，此對象依然沒有被銷毀，記憶體泄露。 6.4          預設只有一個autorelease pool，通常類似於下面這個例子。 int main (int argc, const char *argv[]) { NSAutoreleasePool *pool; pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];   // do something   [pool release]; return (0); } // main 所有標記為autorelease的對象都只有在這個pool銷毀時才被銷毀。如果你有大量的對象標記為autorelease，這顯然不能很好的利用記憶體，在iphone這種記憶體受限的程式中是很容易造成記憶體不足的。例如： int main (int argc, const char *argv[]) { NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init]; int i, j; for (i = 0; i < 100; i++ ) {  for (j = 0; j < 100000; j++ )     [NSString stringWithFormat:@"1234567890"];//產生的對象是autorelease的。 } [pool release]; return (0); } // main （可以參考附件中的樣本程式memman-many-objs-one-pool.m，運行時通過監控工具可以發現使用的記憶體在急劇增加，直到pool銷毀時才被釋放）你需要考慮下一條。   7           Objective-C程式中可以嵌套建立多個autorelease pool。在需要大量建立局部變數的時候，可以建立內嵌的autorelease pool來及時釋放記憶體。（感謝網友hhyytt和neogui的提醒，某些情況下，系統會自動建立autorelease pool, 請參見第四章） int main (int argc, const char *argv[]) { NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init]; int i, j; for (i = 0; i < 100; i++ ) {  NSAutoreleasePool *loopPool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];  for (j = 0; j < 100000; j++ )     [NSString stringWithFormat:@"1234567890"];//產生的對象是autorelease的。  [loopPool release]; } [pool release]; return (0); } // main （可以參考附件中的樣本程式memman-many-objs-many-pools.m，佔用記憶體的變化極小）