Objective C ARC 使用及原理 – yanshanLove

手把手教你ARC ,里面介绍了ARC的一些特性, 还有将非ARC工程转换成ARC工程的方法

ARC 苹果官方文档

下面用我自己的话介绍一下ARC,并将看文档过程中的疑问和答案写下来。下面有些是翻译,但不是全部,请一定要看一遍官方文档

  • 不考虑 iOS4 的 ARC 规则

简单地说,ARC在编译时刻为代码在合适的位置加上retain 和 release. 复杂点,它还提供其它一些功能,还为解决一些问题,添加了一些关键字和功能,后面会说。

ARC强制要求的新规则

  • 不可以调用dealloc, 不可以实现或者调用retain, release, retainCount, autorelease.
  • 不可以使用NSAllocateObject, NSDeallocateObject
  • 在C 结构体里不可以使用 Objective C 对象,比如下面是不允许的:

    struct A {
    NSString *string;
    };

  • id 和 void * 之间没有自然的转换

    id 指的是 Objective C 对象
    void * 指的是 C指针, CGColorRef这种东西
    id 和 void *之间赋值要添加 __bridge 系列关键字(后面说)

  • 不可以使用 NSAutoreleasePool 用 @autoreleasepool 替代

  • 不可以使用 memory zones (NSZone). (表示没认真用过)
  • 不可以给属性取new开头的名字, 除非给它起个不是new开头的getter. (原因不明)

    // Won't work
    @property NSString *newTitle;
    // words:
    @property (getter=theNewTitle) NSString *newTitle;

属性声明

引入了weak, strong, unsafe_unretained, 去掉了retain, 保留了assign 其余不变

  • strong 相当于 MRC(Manual Reference Counting) 的 retain
  • weak 相当于 MRC 的 assign 但是 在指向的对象被销毁的时候,指针会被设置成0
  • assign 属性 如果是Objective C 对象,在没有特殊处理的时候,相当于strong

    下面代码在 MRC 情况下是弱引用的

    @interface MyClass : Superclass {
    id thing; // Weak reference.
    }
    // ...
    @end
    @implementation MyClass
    - (id)thing {
    return thing;
    }
    - (void)setThing:(id)newThing {
    thing = newThing;
    }
    // ...
    @end

    但是在 ARC 情况下则不是 id thing; 被转换成了 id __strong thing;
    所以要把上面代码的 id thing; 改为 id __weak thing; 才接近原来assign的意思.

  • unsafe_unretained 和原来的 assign行为最像.

  • 对于手动写 setter getter 又设置了修饰符的情况,我没有研究

在这里我想到好多问题

  1. 声明了属性@property (weak) NSString *member 对应的成员变量 NSString *_member (成员变量里没有写__weak)会怎样

    答案是编译出错

  2. 属性@property (weak) NSString *member 和 成员变量 NSString *_member123 (成员变量里没有写__weak) @synthesize 在一起会怎样

    答案是写着的时候xcode就显示出了错误

  3. 其余问题可以从上面两个问题和答案推导.

变量修饰符

下面的变量表示Objective C对象变量

  • __strong

    默认,变量在,对象在

  • __weak

    对象在,变量可以安全使用对象, 对象销毁,变量被设置为nil

  • __unsafe_unretained

    对象在不在和变量无关, 变量在不在和对象无关,如果对象被销毁了,还通过变量想使用对象,会崩溃,是不安全的。(意会)

  • __autorelease

    表示指向的对象是autorelease的, 例子如下

    In non-ARC Programming, the save function looks like this:
    - (BOOL)save:(NSError * __autoreleasing *)myError {
    *myError = [[[NSError alloc] initWith…] autorelease]
    }
    In ARC Programming, the save function looks like this:
    - (BOOL)save:(NSError * __autoreleasing *)myError {
    *myError = [[NSError alloc] initWith…];
    }

    ARC代码

    NSError *error;
    BOOL OK = [myObject performOperationWithError:&error];

    被转换成

    NSError * __strong error;
    NSError * __autoreleasing tmp = error;
    BOOL OK = [myObject performOperationWithError:&tmp];
    error = tmp;

    其实可以直接使用 NSError * __autoreleasing error; 来增加效率。

ARC根据上面那些修饰符自动生成额外的代码。

对于 __strong

NSNumber * __strong number = [NSNumber numberWithInt:13];

将会被编译成

NSNumber * number = [[NSNumber numberWithInt:13] retain];
……
// 在 number 所在的定义域外, 或者 number = nil 的时候。
[number release];

__weak 后面再说

__unsafe_unretained 应该是什么都不干 (猜测)

对于 __autorelease

NSNumber * __autorelease number = [[NSNumber alloc] initWithInt:13];

将会被编译成

NSNumber * number = [[[NSNumber alloc] initWithInt:13] autorelease];

修饰符还可以告诉编译器代码的行为

例如

NSError * __autoreleasing tmp = error;
BOOL OK = [myObject performOperationWithError:&tmp];

myObject 的 performOperationWithError 使用的可能是 MRC 的代码, 也可能是 ARC的代码, 但它参数返回的肯定是一个autorelease的对象。 有了 __autoreleasing 修饰, 编译器可以知道从 performOperationWithError 方法获得 tmp 后不需要处理它的内存问题。

__weak 的实现

__weak 指针在对象被销毁的时候会被设置成 nil, 这个功能很好很强大, 避免了很多问题, 但看上去不是在某处插入个 [obj release]; obj = nil; 就可以实现了的。

具体实现在 How does the ARC’s zeroing weak pointer behavior implemented?有说。

这里简单介绍一下:

ARC 的 NSObject 里大概添加了一个 weak 指针的数组,当对象销毁的时候,把数组里的变量都设置为 nil (表述不严谨,大概就是这个意思)

防止循环引用和长时间过程中被销毁(下面可能存在误导,要批判地看!)

在 MRC 中 __block id x = y; block 将不会 [x retain]; 在block执行完之后也不会 [x release];

在 ARC 中 __block id x = y; 应该等于 __strong __block id x = y; 这样会有一个retain的过程,在block被销毁的时候 [x release]。

从上面可以知道使用 __block id x = y; 而x如果拥有block的copy, 不进行处理会造成循环引用。

于是 apple 告诉我们可以这样写:

MyViewController * __block myController = [[MyViewController alloc] init…];
// ...
myController.completionHandler = ^(NSInteger result) {
[myController dismissViewControllerAnimated:YES completion:nil];
myController = nil;
};

但对于多次调用的情况,上面无法达到目的。可以用 weak 关键字来替代 block (注意是替代,不是合在一起用,我对合在一起用没研究)

MyViewController *myController = [[MyViewController alloc] init…];
// ...
MyViewController * __weak weakMyViewController = myController;
myController.completionHandler = ^(NSInteger result) {
[weakMyViewController dismissViewControllerAnimated:YES completion:nil];
};

上面还是会造成问题, 如果block的代码会执行很长时间, 在那段时间 weakMyViewController 被销毁了, 那么它就变成了 nil. 程序不是崩溃就是得到错误的结果, 这样是不行的,apple 也提供了解决方法

MyViewController *myController = [[MyViewController alloc] init…];
// ...
MyViewController * __weak weakMyController = myController;
myController.completionHandler = ^(NSInteger result) {
MyViewController *strongMyController = weakMyController;
if (strongMyController) {
// ...
[strongMyController dismissViewControllerAnimated:YES completion:nil];
// ...
}
else {
// Probably nothing...
}
};

到此表面问题基本解决。

一个古怪的行为

有代码如下:

@interface AA : NSObject
@property (strong) NSString *string;
@end

@implementation AA
- (void)dealloc {
NSLog(@"%@ dealloc", self.string);
}
@end

- (void)testArcSimple {
AA * __strong aa_weak_holder = [[AA alloc] init];
AA * __weak aa_weak = aa_weak_holder;
aa_weak_holder.string = @"aa_weak";

void (^aBlock)(void) = ^(){
NSLog(@"block : %@", aa_weak.string);
};

aa_weak_holder = nil;
aBlock();
}

上面的输出是

block : aa_weak
aa_weak dealloc // 这个log出现在一个runloop的最后

而下面这段代码:

AA * __strong aa_weak_holder = [[AA alloc] init];
aa_weak_holder.string = @"weak";
AA * __weak aa_weak = aa_weak_holder;
aa_weak_holder = nil;
NSLog(@"aa : %@", aa_weak);

输出为

weak dealloc
aa : (null)

猜测是 aa_weak 在

void (^aBlock)(void) = ^(){
NSLog(@"block : %@", aa_weak.string);
};

的位置 [[aa_weak retain] autorelease] 了一遍。表示不懂。

Toll-Free Bridging

  • __bridge : Objective-C 和 Core Foundation 之间的转换, 拥有权不变。
  • __bridge_retained : 从 Objective-C 到 Core Foundation 的转换,由程序员负责把得到的 CFxxxRef 销毁
  • __bridge_transfer : 从 Core Foundation 到 Objective-C 的转换,由ARC负责把得到的 id 销毁

__bridge_retained 的作用等于 CFBridgingRetain
__bridge_transfer 的作用等于 CFBridgingRelease

Cocoa 方法返回的 CF 对象

比如 [[UIColor greenColor] CGColor]; 编译器知道返回的 CFxxxRef 是不是需要 release 的, 当需要把它在此转换成 Cocoa 对象的时候, 不必用 __bridge __bridge_transfer 这样的修饰符, 但需要显式写出要转换成的类型, 比如:

UIColor *color = (id)[UIColor greenColor].CGColor; // 虽然这样比较无聊。 

 

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来自杨先生的分享…

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