[转]iOS ARC机制 weak strong

写在开头

虽然距离WWDC2011和iOS 5已经快一年时间，但是很多开发者并没有利用新方法来提高自己的水平，这点在ARC的使用上非常明显(特别是国内，基本很少见到同行转向ARC)。我曾经询问过一些同行为什么不转向使用ARC，很多人的回答是担心内存管理不受自己控制..其实我个人认为这是对于ARC机制了解不足从而不自信，所导致的对新事物的恐惧。而作为最需要“追赶时髦”的职业，这样的心态将相当不利。谨以此文希望能清楚表述ARC的机理和用法，也希望能够成为现在中文入门教学缺失的补充。

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什么是ARC

Automatic Reference Counting，自动引用计数，即ARC，可以说是WWDC2011和iOS5所引入的最大的变革和最激动人心的变化。ARC是新的LLVM 3.0编译器的一项特性，使用ARC，可以说一举解决了广大iOS开发者所憎恨的手动内存管理的麻烦。

在工程中使用ARC非常简单：只需要像往常那样编写代码，只不过永远不写retain,release和autorelease三个关键字就好～这是ARC的基本原则。当ARC开启时，编译器将自动在代码合适的地方插入retain, release和autorelease，而作为开发者，完全不需要担心编译器会做错（除非开发者自己错用ARC了）。好了，ARC相当简单吧～到此为止，本教程结束。

等等…也许还有其他问题，最严重的问题是“我怎么确定让ARC来管理不会出问题？”或者“用ARC会让程序性能下降吧”。对于ARC不能正处理内存管理的质疑自从ARC出生以来就一直存在，而现在越来越多的代码转向ARC并取得了很好的效果，这证明了ARC是一套有效的简化开发复杂程度的机制，另外通过研究ARC的原理，可以知道使用ARC甚至能提高程序的效率。在接下来将详细解释ARC的运行机理并且提供了一个step-by-step的教程，将非ARC的程序转换为ARC。

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ARC工作原理

手动内存管理的机理大家应该已经非常清楚了，简单来说，只要遵循以下三点就可以在手动内存管理中避免绝大部分的麻烦：

如果需要持有一个对象，那么对其发送retain 如果之后不再使用该对象，那么需要对其发送release（或者autorealse） 每一次对retain,alloc或者new的调用，需要对应一次release或autorealse调用

初学者可能仅仅只是知道这些规则，但是在实际使用时难免犯错。但是当开发者经常使用手动引用计数 Manual Referecen Counting(MRC)的话，这些规则将逐渐变为本能。你会发现少一个release的代码怎么看怎么别扭，从而减少或者杜绝内存管理的错误。可以说MRC的规则非常简单，但是同时也非常容易出错。往往很小的错误就将引起crash或者OOM之类的严重问题。

在MRC的年代里，为了避免不小心忘写release，Xcode提供了一个很实用的小工具来帮助可能存在的代码问题(Xcode3里默认快捷键Shift+A？不记得了)，可以指出潜在的内存泄露或者过多释放。而ARC在此基础上更进一步：ARC是Objective-C编译器的特性，而不是运行时特性或者垃圾回收机制，ARC所做的只不过是在代码编译时为你自动在合适的位置插入release或autorelease，就如同之前MRC时你所做的那样。因此，至少在效率上ARC机制是不会比MRC弱的，而因为可以在最合适的地方完成引用计数的维护，以及部分优化，使用ARC甚至能比MRC取得更高的运行效率。

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ARC机制

学习ARC很简单，在MRC时代你需要自己retain一个想要保持的对象，而现在不需要了。现在唯一要做的是用一个指针指向这个对象，只要指针没有被置空，对象就会一直保持在堆上。当将指针指向新值时，原来的对象会被release一次。这对实例变量，sunthesize的变量或者局部变量都是适用的。比如

• NSString *firstName = self.textField.text;

firstName现在指向NSString对象，这时这个对象（textField的内容字符串）将被hold住。比如用字符串@“OneV”作为例子，这个时候firstName持有了@”OneV”。

当然，一个对象可以拥有不止一个的持有者（这个类似MRC中的retainCount>1的情况）。在这个例子中显然self.textField.text也是@“OneV”，那么现在有两个指针指向对象@”OneV”(被持有两次，retainCount=2，其实对NSString对象说retainCount是有问题的，不过anyway～就这个意思而已.)。

过了一会儿，也许用户在textField里输入了其他的东西，那么self.textField.text指针显然现在指向了别的字符串，比如@“onevcat”，但是这时候原来的对象已然是存在的，因为还有一个指针firstName持有它。现在指针的指向关系是这样的：

类似于firstName和self.textField.text这样的指针使用关键字”strong”进行标志，它意味着只要该指针指向某个对象，那么这个对象就不会被销毁。反过来说，ARC的一个基本规则即使，只要某个对象被任一strong指针指向，那么它将不会被销毁。如果对象没有被任何strong指针指向，那么就将被销毁。在默认情况下，所有的实例变量和局部变量都是strong类型的。可以说strong类型的指针在行为上和MRC时代retain的property是比较相似的。

既然有”strong”，那肯定有”weak”咯～weak类型的指针也可以指向对象，但是并不会持有该对象。比如：

　　__weak NSString *weakName = self.textField.text

得到的指向关系是：

这里声明了一个weak的指针weakName，它并不持有@“onevcat”。如果self.textField.text的内容发生改变的话，根据之前提到的“只要某个对象被任一strong指针指向，那么它将不会被销毁。如果对象没有被任何strong指针指向，那么就将被销毁”原则，此时指向@“onevcat”的指针中没有strong类型的指针，@”onevcat”将被销毁。同时，在ARC机制作用下，所有指向这个对象的weak指针将被置为nil。这个特性相当有用，相信无数的开发者都曾经被指针指向已释放对象所造成的EXC_BAD_ACCESS困扰过，使用ARC以后，不论是strong还是weak类型的指针，都不再会指向一个dealloced的对象，从根源上解决了意外释放导致的crash。

不过在大部分情况下，weak类型的指针可能并不会很常用。比较常见的用法是在两个对象间存在包含关系时：对象1有一个strong指针指向对象2，并持有它，而对象2中只有一个weak指针指回对象1，从而避免了循环持有。一个常见的例子就是oc中常见的delegate设计模式，viewController中有一个strong指针指向它所负责管理的UITableView，而UITableView中的dataSource和delegate指针都是指向viewController的weak指针。可以说，weak指针的行为和MRC时代的assign有一些相似点，但是考虑到weak指针更聪明些（会自动指向nil），因此还是有所不同的。细节的东西我们稍后再说。

注意类似下面的代码似乎是没有什么意义的：

__weak NSString *str = [[NSString alloc] initWithFormat:…]; 

NSLog(@"%@",str); //输出是"(null)" 

由于str是weak，它不会持有alloc出来的NSString对象，因此这个对象由于没有有效的strong指针指向，所以在生成的同时就被销毁了。如果我们在Xcode中写了上面的代码，我们应该会得到一个警告，因为无论何时这种情况似乎都是不太可能出现的。你可以把weak换成strong来消除警告，或者直接前面什么都不写，因为ARC中默认的指针类型就是strong。

property也可以用strong或weak来标记，简单地把原来写retain和assign的地方替换成strong或者weak就可以了。

@property (nonatomic, strong) NSString *firstName; 

@property (nonatomic, weak) id delegate; 

ARC可以为开发者节省很多代码，使用ARC以后再也不需要关心什么时候retain，什么时候release，但是这并不意味你可以不思考内存管理，你可能需要经常性地问自己这个问题：谁持有这个对象？

比如下面的代码，假设array是一个NSMutableArray并且里面至少有一个对象：

id obj = [array objectAtIndex:]; 

[array removeObjectAtIndex:]; 

NSLog(@"%@",obj); 

在MRC时代这几行代码应该就挂掉了，因为array中0号对象被remove以后就被立即销毁了，因此obj指向了一个dealloced的对象，因此在NSLog的时候将出现EXC_BAD_ACCESS。而在ARC中由于obj是strong的，因此它持有了array中的首个对象，array不再是该对象的唯一持有者。即使我们从array中将obj移除了，它也依然被别的指针持有，因此不会被销毁。

唯一一个留着 dealloc 方法的原因就是， 你需要释放一些不在 ARC 控制下的资源。 例如 Core Foundation 对象中调用 CFRelease()， 对那些通过 malloc() 分配的内存调用 free(), 注销通知，停止 Tiner， 等等。

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一点提醒

ARC也有一些缺点，对于初学者来说，可能仅只能将ARC用在objective-c对象上(也即继承自NSObject的对象)，但是如果涉及到较为底层的东西，比如Core Foundation中的malloc()或者free()等，ARC就鞭长莫及了，这时候还是需要自己手动进行内存管理。在之后我们会看到一些这方面的例子。另外为了确保ARC能正确的工作，有些语法规则也会因为ARC而变得稍微严格一些。

ARC确实可以在适当的地方为代码添加retain或者release，但是这并不意味着你可以完全忘记内存管理，因为你必须在合适的地方把strong指针手动设置到nil，否则app很可能会oom。简单说还是那句话，你必须时刻清醒谁持有了哪些对象，而这些持有者在什么时候应该变为指向nil。

ARC必然是Objective-C以及Apple开发的趋势，今后也会有越来越多的项目采用ARC(甚至不排除MRC在未来某个版本被弃用的可能)，Apple也一直鼓励开发者开始使用ARC，因为它确实可以简化代码并增强其稳定性。可以这么说，使用ARC之后，由于内存问题造成的crash基本就是过去式了(OOM除外 )

我们正处于由MRC向ARC转变的节点上，因此可能有时候我们需要在ARC和MRC的代码间来回切换和适配。Apple也想到了这一点，因此为开发这提供了一些ARC和非ARC代码混编的机制，这些也将在之后的例子中列出。另外ARC甚至可以用在C++的代码中，而通过遵守一些代码规则，iOS 4里也可以使用ARC(虽然我个人认为在现在iOS 6都呼之欲出的年代已经基本没有需要为iOS 4做适配的必要了)、

总之，聪明的开发者总会尝试尽可能的自动化流程，已减轻自己的工作负担，而ARC恰恰就为我们提供了这样的好处：自动帮我们完成了很多以前需要手动完成的工作，因此对我来说，转向ARC是一件不需要考虑的事情。

原文链接：http://blog.sina.com.cn/s/blog_801997310101a72g.html