Objective-C記憶體管理之引用計數

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　　初學者在學習Objective-c的時候，很容易在記憶體管理這一部分陷入混亂狀態，很大一部分原因是沒有弄清楚引用計數的原理，搞不明白對象的引用數量，這樣就當然無法徹底釋放對象的記憶體了，蘋果官方文檔在記憶體管理這一部分說的非常簡單，只有三條準則：

1. 當你使用new、alloc或copy方法建立一個對象時，該對象的保留指標為1，當不再使用該對象的時候，你應該想該對象發送一條release或autorelease訊息，這樣，該對象在其壽命結束時將被銷毀。
2. 當你通過其他方法獲得一個對象時，假設該對象的保留計數器為1，而且已經設定為自動釋放，那麼你不需要執行任何操作來確保該對象被銷毀。如果你打算在一段時間內擁有該對象，則需要保留它並確保它在操作完成時釋放它。
3. 如果你保留了某個對象，就需要（最終）釋放或自動釋放該對象。必須保持retain方法和release方法的使用次數相同。

　　如果在寫代碼的時候遵守這些準則，可以避免記憶體泄露，但是如果僅靠對這些準則的“記憶”來寫代碼的話，恐怕自己心裡都不會有底，一旦遇到問題分析問題的時候很難從根本上找到問題出現的原因，本文分享了自己在理解引用計數時的分析過程，結合相關圖形，希望能讓大家深刻理解對象引用計數的原理。

遇到了問題？分析然後測試

　　當前對象的引用計數是多少呢？

     為什麼要提出這個問題，因為很多人會搞混對象的指標數量與引用數量的關係，不理解這個問題就弄不明白對象的引用計數到底為多少，當然就無法正確釋放記憶體了。在說這個之前先簡單瞭解一下堆記憶體與棧記憶體的概念，

1. 棧記憶體：由編譯器負責分配，存放局部環境中定義的基本變數的值，例如方法中的基本變數等，離開局部環境時會由編譯器自動釋放其記憶體空間。
2. 堆記憶體： 一般由程式員通過new或alloc等來手動分配，使用完後也需要程式員手動釋放，若程式員不釋放，程式結束時可能由OS回收。注意它與資料結構中的堆是兩回事。

     變數名實際上是一個符號地址，在對程式編譯串連時由系統給每一個變數名分配一個記憶體位址。在程式中從變數中取值，實際上是通過變數名找到相應的記憶體位址，從其儲存單元中讀取資料。指標是一個特殊的變數，因為它存放的是一個變數的地址。如所示：

 

　　上面這個記憶體模型相信大家都知道，指標與對象存在一個間接（指向）的關係，因此當指標指向一個對象的時候，很多人就會覺得這個指標引用到了該對象，進而就認為當指標指向一個對象的時候，該對象的引用計數就會加1，這種理解是一種感性的理解。實際上對於一個對象來說，它是不知道指向它的指標有多少個的，它的釋放僅僅依靠的是引用計數，那麼什麼是引用計數呢？在objective-c中，大部分對象都繼承於NSObject，NSObject包含一個用來儲存引用數量的欄位retainCount，說白了該欄位就是引用計數，NSObject類的部分定義如下：

- (id)retain;

- (oneway void)release;

- (id)autorelease;

- (NSUInteger)retainCount;

- (NSString *)description;

因此，為了便於理解，我們可以把NSObject簡化為如下模型：

 

　　對象能否釋放就是判斷其引用次數是否為零，也就是判斷該對象的retainCount欄位是否等於0，而指向該對象指標數量跟該對象retainCount欄位的值並沒有關係，因此指標數量並不等於引用數量，當指標指向該對象的時候，僅僅是給該指標變數賦值了，並沒有修改對象的retainCount值，因此，指標指向一個對象的時候，該對象的引用計數是沒有改變的。

　　以上面那段代碼為例，我們調用Test對象的new方法的時候，會自動將retainCount的值設定為1，當我們將test1賦值給test2的時候，只是一個指標賦值，並沒有修改對象的retainCount值，所以引用計數不變，依舊為1。

測試案例：

 1         Engine *engine1 = [Engine new]; 2         NSLog(@"通過new訊息建立對象engine1："); 3         //輸出engine1指標地址 4         NSLog(@"engine1 address is %p.",engine1); 5         //輸出engine1的retainCount 6         NSLog(@"engine1 retainCount is %lu",(unsigned long)[engine1 retainCount]); 7          8         Engine *engine2 = engine1; 9         NSLog(@"將指標engine1複製給指標engine2：");10         //輸出engine2指標地址11         NSLog(@"engine2 address is %p.",engine2);12         //輸出engine1的retainCount13         NSLog(@"engine1 retainCount is %lu",(unsigned long)[engine1 retainCount]);14         //輸出engine2的retainCount15         NSLog(@"engine2 retainCount is %lu",(unsigned long)[engine2 retainCount]);16         17         Engine *engine3 = [engine1 retain];18         NSLog(@"通過retain訊息獲得對象engine3：");19         //輸出engine3指標地址20         NSLog(@"engine3 address is %p.",engine3);21         //輸出engine1的retainCount22         NSLog(@"engine1 retainCount is %lu",(unsigned long)[engine1 retainCount]);23         //輸出engine2的retainCount24         NSLog(@"engine2 retainCount is %lu",(unsigned long)[engine2 retainCount]);25         //輸出engine3的retainCount26         NSLog(@"engine3 retainCount is %lu",(unsigned long)[engine3 retainCount]);27         28         [engine2 release];29         NSLog(@"給對象engine2發送訊息release");30         NSLog(@"engine2 address is %p.",engine2);31         NSLog(@"engine2 retainCount is %lu.",(unsigned long)[engine2 retainCount]);

輸出結果如下：

　　從上面的輸出結果可以得出以下幾點結論：

1. 和本文一開始分析得出的結果一樣，通過指標賦值並不能改變對象的引用計數。
2. 不論是通過指標賦值還是通過retain獲得對象，它們都指向同一個記憶體位址，即：指向同一個對象
3. 在對象的引用計數歸零之前，所有指向它的指標都是可用的。通過某個指標發送release訊息僅僅是讓引用計數減一，該指標本身不會被銷毀。

　　因為這裡需要輸出引用計數，就沒有採用ARC，所以會有一個小問題，那就是當退出局部環境的時候，即使局部指標所指向的對象已被銷毀，局部指標變數的值仍然沒有改變，因此需要手動賦值為nil。如果採用ARC的話，會自動回收記憶體並將指標賦值為nil。

總結

　　不管是直接通過指標賦值還是通過retain或者copy來保留對象，都會增加指向對象的指標數量，這些指標都指向同一塊記憶體位址，因為對象所分配的記憶體位址是不變的。

　　指向對象的指標的多少跟引用計數沒有任何關係，但是通過retain、copy或release可以改變對象的引用計數。

　　僅當引用計數為0時才會釋放對象佔用的記憶體空間。　　

　　哎，真是“落花有意流水無情”啊，哪怕再多的指標“愛上對象”，人家這輩子卻也只認引用計數。