iOS: ARC & MRC下string記憶體管理原則探究

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ARC & MRC下string記憶體管理原則探究 

　　

　　前兩天跟同事爭論一個關於NSString執行copy操作以後是否會發生變化，兩個人整了半天，最後寫代碼驗證了一下，發現原來NSString操作沒我們想的那麼簡單，下面就讓我們一起看看NSString和NSMutableString在MRC下執行retain，copy，mutableCopy，以及ARC下不同的修飾__weak, __strong修飾賦值究竟發生了什麼。

 

一、驗證代碼如下：

- (void)testStringAddress{    int a = 0;    int b = 0;        static int c = 0;        NSString *str = @"Hello World";    #if __has_feature(objc_arc)    __weak   NSString *weakStr = str;    __strong NSString *strongStr = str;#else    NSString *retainStr = [str retain];#endif        NSString *copyStr = [str copy];    NSMutableString *mutableCopyStr = [str mutableCopy];        // 驗證mutableCopy出來的是否是mutableString，如果不是執行此行會Crash    [mutableCopyStr appendFormat:@".."];    str = @"i‘m changed";        NSString *str2 = [NSString stringWithFormat:@"Hello world"];    #if __has_feature(objc_arc)    __weak   NSString *weakStr2 = str2;    __strong NSString *strongStr2 = str2;#else    NSString *retainStr2 = [str2 retain];#endif        NSString *copyStr2 = [str2 copy];    NSString *copy2Str2 = [str2 copy];    NSString *mutableCopyStr2 = [str2 mutableCopy];    NSString *mutableCopy2Str2 = [str mutableCopy];    str2 = [[NSString alloc] initWithFormat:@"changed"];        NSMutableString *mutableStr = [NSMutableString stringWithString:@"hello world"];    #if __has_feature(objc_arc)    __weak   NSMutableString *weakMutableStr = mutableStr;    __strong NSMutableString *strongMutableStr = mutableStr;#else    NSMutableString *retainMutableStr = [mutableStr retain];#endif        NSMutableString *copyMutableStr = [mutableStr copy];    NSMutableString *copy2MutableStr = [mutableStr copy];    NSString *mutableCopyMutableStr = [mutableStr mutableCopy];    NSString *mutableCopy2MutableStr = [mutableStr mutableCopy];    [mutableStr appendFormat:@" apped something"];#if __has_feature(objc_arc)    NSLog(@"\r str: %@,\r weakStr: %@,\r strongStr: %@,\r copyStr: %@,\r mutableCopyStr: %@", str, weakStr, strongStr, copyStr, mutableCopyStr);    NSLog(@"\r str2: %@,\r weakStr2: %@,\r strongStr: %@,\r copyStr2: %@,\r mutableCopyStr2: %@", str2, weakStr2, strongStr2, copyStr2, mutableCopyStr2);    NSLog(@"\r mutableStr: %@,\r weakMutableStr: %@\r strongMutableStr: %@,\r copyMutableStr: %@,\r mutableCopyMutableStr: %@", mutableStr, weakMutableStr, strongMutableStr, copyMutableStr, mutableCopyMutableStr);#else     NSLog(@"\r str: %@,\r retainStr: %@,\r copyStr: %@,\r mutableCopyStr: %@", str, retainStr, copyStr, mutableCopyStr);    NSLog(@"\r str2: %@,\r retainStr2: %@,\r copyStr2: %@,\r mutableCopyStr2: %@", str2, retainStr2, copyStr2, mutableCopyStr2);    NSLog(@"\r mutableStr: %@,\r retainMutableStr: %@,\r copyMutableStr: %@,\r mutableCopyMutableStr: %@", mutableStr, retainMutableStr, copyMutableStr, mutableCopyMutableStr);#endif}

testStringAddress

　　代碼中最開始定義了兩個int型的變數，主要是為了列印出當前函數的棧地址，順便驗證了一下記憶體中棧是從高地址向低地址生長的。使用先行編譯宏#if __has_feature(objc_arc)來檢測當前是否是ARC環境，並根據不同環境寫了不同的測試代碼。

　　通過在testStringAddress最後添加斷點，在lldb命令列下通過“p”命令輸出變數對應的地址，例如：查看str指向的記憶體位址和內容，輸入"p str"即可。

　　調試環境xCode6 beta4，iOS8 SDK。

 

二、MRC下執行情況

　　執行結果如所示：

　　解釋一下的內容：

　　1、第一部分

　　“p &str”表示列印str這個變數本身的地址，“p str”表示列印str指向的內容的地址。如所示，"p &str"列印出來的結果是0xbff0aff8，局部變數b的地址為0xbff0affc，我們可以看出這兩者的記憶體位址是相連，因為他們都是函數體內部局部變數。而“p str”列印出來的結果是0x000a7048，說明str指向的內容的儲存地區和函數局部變數不在一起。

　　2、第二部分

　　c是我在函數中定義的一個static變數，“p &c”列印出來的地址為0x000a778c，觀察可知變數c和函數變數也不在一起。static變數在程式運行過程中只會有一個，位於程式的靜態變數區。

　　3、第三部分

　　str的定義為“NSString *str = @"Hello World";”，通過調試發現str指向的內容為0x000a7048，且此時對str執行的retain和copy操作得到的結果地址均為0x000a7028。而執行mutableCopy後得到的NSString的地址為0x7974a110，和str以及retain，copy操作得到的地址不在一起。

　　總結：形如@“Hello World”形式的變數在程式的常量區，而NSString在針對常量區的對象首次執行retain和copy時建立新對象，之後執行同類操作則發揮之前建立的對象，mutableCopy操作則在其他地方建立了一個對象，並使用str完成了初始化操作。

　　4、第四部分

　　str2定義為“NSString *str2 = [NSString stringWithFormat:@"Hello world"];”，列印結果發現str2指向的內容的地址為0x79749000，執行retain操作得到的string的指向內容的地址為0x7974a5c0，copy操作得到的地址也是0x7974a5c0，測試發現之後再對str2執行copy操作均會得到相同的地址。這塊兒貌似跟我們平時常念的“retain增加引用技術，copy建立新的對象”的觀念不符。對str2執行mutableCopy得到的地址為0x7974a380，重新建立了一個對象，符合我們的預期。

　　總結：使用stringWithFormat方式建立的NSString對象預設在堆上，對這一類對象首次執行retain或copy操作時會建立一份拷貝，後續所有的retain和copy均會指向之前建立的同一個拷貝，無論何時執行mutableCopy操作均會建立新的對象。

　　5、第五部分

　　mutableStr的定義為“[NSMutableString stringWithString:@"hello world"];”，列印結果發現對mutableStr執行retain操作得到對象的地址和mutableStr相同，執行copy操作會建立新的對象，執行mutableCopy操作也會建立新的對象。

　　總結：使用stringWithString方式建立的NSMutableString對象預設在堆上，對NSMutableString執行retain時不會建立新對象，執行copy和mutableCopy均會建立新的對象。

　　觀察以上對象地址，大致可以分為四個區間0x000a70xx，0x000a78xx，0x7974xxxx，0xbff5xxxx，其實它們分別依次代表四個不同的記憶體段常量區，靜態變數區，堆區，棧區。

 

三、ARC下執行情況

　　執行結果如：

　　分析方法和第一部分一樣，這裡就不重複了。

　　總結：

　　1、針對常量區的NSString對象，執行weak，strong賦值活著copy操作只會產生一份拷貝，每次執行mutableCopy時均會建立新的對象。

　　2、針對堆上的NSString對象執行weak，strong，copy操作時只會建立一份拷貝，後續所有操作均得到相同的對象，每次執行mutableCopy時均會建立新的對象。

　　3、針對NSMutableString對象首次執行weak，strong操作只會建立一份拷貝，後續所有操作均得到相同對象，每次執行copy和mutableCopy操作均會建立新的對象。

 

四、總結

　　綜上ARC和MRC下NSString，NSMutableString執行retain，copy，mutableCopy，weak，strong操作時記憶體情況見下表格：

 

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