Objective-C----MRC内存管理、自动释放池、面向对象三大特性及封装、继承、组合与聚合

1 MRC练习

1.1 问题

引用计数是Objective-C语言采用的一种内存管理技术，当一个对象被创建在堆上后，该对象的引用计数就自动设置为1，如果在其它对象中的对象成员需要持有这个对象时，则该对象的引用计数被加上1，此时如果该对象被释放，内存管理程序将首先把该对象的引用计数减1，然后判断该对象的引用计数是否为0，由于其它对象在持有该对象时将引用计数加了1，所以此时该对象的引用计数减1后不为0，则内存管理程序将不会释放该对象。直到持有该对象的其它对象也被释放时，该对象的引用计数再次减1，变为0时，该对象在堆上所占的存储空间才被释放。

引用计数技术的使用能够实现对资源的自动管理。

iOS5.0开始引入自动引用计数技术，iOS7.0以后则默认使用自动引用计数技术。自动引用计数技术，简称为ARC，由于ARC的出现，相对以前的方式被称为手动引用计数技术，简称为MRC。

1.2 方案

本案例是强制使用MRC（手动引用计数技术）来管理对象的引用计数的一个练习。由于iOS7.0以后使用Xcode创建的工程默认使用ARC（自动引用计数技术），所以需要强制转换回MRC。转换的方法如下步骤：

首先，创建一个工程，然后选择“工程导航”中的“工程项”，如图-1所示：

图-1

然后在右边窗口中选择Build Settings，如图-2所示：

图-2

下一步选择All选项，如图-3所示：

图-3

最后，向下滚动屏幕，找到Apple LLVM 5.1 – Language – Objective C中的Objective-C Automatic Reference Counting，将右边的选项选择为NO。如图-4所示：

1.3 步骤

实现此案例需要按照如下步骤进行。

步骤一：定义Integer类

首先，在Day03工程中新添加Integer.h文件，用于定义新的类Integer。

代码如下所示：

#import <Foundation/Foundation.h>
@interface Integer : NSObject
@property int integer;
-(void)print;
@end

在上述代码中，为Integer类添加一个属性，整型变量integer；然后为Integer类添加一个方法print，用于将属性的值输出到控制台。

然后，在类Integer的实现部分，即在Integer.m文件中，添加print方法的实现。代码如下所示：

#import "Integer.h"
@implementation Integer
-(void)print
{
NSLog(@"%d", self.integer);
}
@end

步骤二：查看初始引用计数值

在Day03工程中新添加MRC.m文件，用于主程序，在主程序中定义Integer的对象并查看该对象的引用计数。此时对象的引用计数值为1。

代码如下所示：

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Integer.h"
int main(int argc, const char * argv[])
{
@autoreleasepool {
// insert code here...
Integer *int1 = [[Integer alloc] init];
NSLog(@"%ld", [int1 retainCount]);
}
return 0;
}

上述代码中，以下代码：

NSLog(@"%ld", [int1 retainCount]);

retainCount消息将得到对象int1当前的引用计数值。

步骤三：增加引用

在主程序中添加另一个引用，再查看该对象的引用计数。此时对象的引用计数值不会发生变化，仍然为1。

代码如下所示：

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Integer.h"
int main(int argc, const char * argv[])
{
@autoreleasepool {
// insert code here...
Integer *int1 = [[Integer alloc] init];
NSLog(@"%ld", [int1 retainCount]);
Integer *int2 = int1;
NSLog(@"%ld", [int1 retainCount]);
}
return 0;
}

上述代码中，以下代码：

Integer *int2 = int1;

仅仅是定义了一个指针，将其初始化为int1，这将不会改变对象int1的引用计数值。

步骤四：增加引用计数

由于此时有两个指针指向对象int1，int1的引用计数应该变为2。但在MRC下，要想将int1的引用计数值加1，必须手动添加retain消息才能实现。

代码如下所示：

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Integer.h"
int main(int argc, const char * argv[])
{
@autoreleasepool {
// insert code here...
Integer *int1 = [[Integer alloc] init];
NSLog(@"%ld", [int1 retainCount]);
Integer *int2 = int1;
NSLog(@"%ld", [int1 retainCount]);
[int2 retain];
NSLog(@"%ld", [int1 retainCount]);
}
return 0;
}

上述代码中，以下代码：

[int2 retain];
NSLog(@"%ld", [int1 retainCount]);

是向对象int2发送消息retain，该消息会使int2指向的对象的引用计数加1，由于int2与int1共同指向一个对象，所以向对象int1发送retainCount消息，得到的值为2。

步骤五：减少引用计数

在MRC下，要想将int1的引用计数值减1，必须手动添加release消息才能实现。

代码如下所示：

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Integer.h"
int main(int argc, const char * argv[])
{
@autoreleasepool {
// insert code here...
Integer *int1 = [[Integer alloc] init];
NSLog(@"%ld", [int1 retainCount]);
Integer *int2 = int1;
NSLog(@"%ld", [int1 retainCount]);
[int2 retain];
NSLog(@"%ld", [int1 retainCount]);
[int2 release];
NSLog(@"%ld", [int1 retainCount]);
}
return 0;
}

上述代码中，以下代码：

[int2 release];
NSLog(@"%ld", [int1 retainCount]);

是向对象int2发送消息release，该消息会使int2指向的对象的引用计数减1，由于int2与int1共同指向一个对象，所以向对象int1发送retainCount消息，得到的值为1。

步骤六：释放对象

在MRC下，如果int1的引用计数值减1后值为0，则内存管理程序将把int1所占的内存空间释放掉。

代码如下所示：

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Integer.h"
int main(int argc, const char * argv[])
{
@autoreleasepool {
// insert code here...
Integer *int1 = [[Integer alloc] init];
NSLog(@"%ld", [int1 retainCount]);
Integer *int2 = int1;
NSLog(@"%ld", [int1 retainCount]);
[int2 retain];
NSLog(@"%ld", [int1 retainCount]);
[int2 release];
NSLog(@"%ld", [int1 retainCount]);
[int1 release];
NSLog(@"%ld", [int1 retainCount]);
int1 = nil;
[int1 print];
}
return 0;
}

上述代码中，以下代码：

[int1 release];
NSLog(@"%ld", [int1 retainCount]);

是向对象int1发送消息release，该消息会使int1指向的对象的引用计数减1，由于int1指向的对象的引用计数已经为1，再减1，将会变为0。此时int1所指向的对象被释放了。但是，如果此时向对象int1发送retainCount消息，得到的int1的引用计数值仍然为1，这是因为此时retainCount消息访问的int1的地址空间，是已经释放的空间，在释放前该空间的引用计数变量没有清0的缘故。

1.4 完整代码

本案例中，类Integer声明，即Integer.h文件，完整代码如下所示：

#import <Foundation/Foundation.h>
@interface Integer : NSObject
@property int integer;
-(void)print;
@end

类Integer实现，即Integer.m文件，完整代码如下所示：

#import "Integer.h"
@implementation Integer
-(void)print
{
NSLog(@"%d", self.integer);
}
@end

主程序，即MRC.m，完整代码如下所示：

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Integer.h"
int main(int argc, const char * argv[])
{
@autoreleasepool {
// insert code here...
Integer *int1 = [[Integer alloc] init];
NSLog(@"%ld", [int1 retainCount]);
Integer *int2 = int1;
NSLog(@"%ld", [int1 retainCount]);
[int2 retain];
NSLog(@"%ld", [int1 retainCount]);
[int2 release];
NSLog(@"%ld", [int1 retainCount]);
[int1 release];
NSLog(@"%ld", [int1 retainCount]);
int1 = nil;
[int1 print];
}
return 0;
}

2 编写Student和Book类

2.1 问题

本案例需要创建一个Book类，类中有一个整型price属性，用于记录书的价格。还需要创建一个Student类，类中有两个带参属性，它们是整型的年龄age和类Book类型的book，分别用于存储学生的年龄和学生正在学习的书，并且有一个study方法，用于显示年龄为age的学生学习价格为book.price的书。

在主程序中创建Student类的一个对象和Book类的两个对象，首先让Student类的对象拥有一个Book类的对象，然后让Student类的对象更换了拥有对象，换成另一个Book类对象。

2.2 步骤

实现此案例需要按照如下步骤进行。

步骤一：定义类Book

首先，在Day03工程中新添加Book.h文件，用于定义新的类Book。

代码如下所示：

#import <Foundation/Foundation.h>
@interface Book : NSObject
@property int price;
@end

在上述代码中，定义了类Book，在类中有一个属性，是整型变量price，用于存储书的价格。

然后，在类Book的实现部分，即在Book.m文件中，添加dealloc方法，该方法在本类中实际上没有任何实际意义，只是在类的对象销毁时，在控制台上输出一个提示。

代码如下所示：

#import "Book.h"
@implementation Book
-(void)dealloc{
NSLog(@"书对象销毁了 price:%d",self.price);
[super dealloc];
}
@end

dealloc方法不能在类外直接被调用，它是在一个对象被release并且对象的引用计数为0时，由内存管理程序调用的方法。

步骤二：定义类Student

首先，在Day03工程中新添加Student.h文件，用于定义新的类Student。

代码如下所示：

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Book.h"
@interface Student : NSObject
{
}
@property(nonatomic,assign) int age;
@property(nonatomic,retain) Book* book;
-(void)study;
@end

在上述代码中，定义了类Student，在类中有两个带参属性。

一个属性是整型变量age，如下代码所示：

@property(nonatomic,assign) int age;

用于存储学生的年龄。它有两个参数，一个是nonatomic，它代表对属性赋值的时候不加锁，即在多线程环境下访问时可能会出现数据错误，如果需要在多线程环境下运行，为保证数据不会出现错误，可使用atomic参数，它会在对属性赋值的时候加锁。另一个参数是assign，对于C语言的基本数据类型，只能选取这个参数。

另一个属性是book，如下代码所示：

@property(nonatomic,retain) Book* book;

用于存储学生正在学习的书。它有两个参数，一个是nonatomic，另一个参数是retain，该参数一般用于NSObject类及其子类的对象，这些对象在赋值时需要将引用计数加1，retain参数可以满足这样的需求。

然后，在类Student的实现部分，即在Student.m文件中，添加dealloc方法和study方法的实现。

代码如下所示：

#import "Student.h"
@implementation Student
-(void)dealloc{
//将所有引用类型的属性在此释放掉
[self.book release];
NSLog(@"学生对象销毁了，dealloc方法执行了");
[super dealloc];
}
-(void)study{
NSLog(@"学生 age:%d 学习书 price:%d 中的知识",self.age,self.book.price);
}
@end

dealloc方法在这个类中是必须有的，前面在讲到属性book的retain参数时，指出retain参数会将赋值给属性book的对象的引用计数加1，那么这个对象必须还要减1，其存储空间才能最终得到释放。但是只要Student类对象的存储空间没有释放，属性book的引用计数就不能减1，所以只有在Student类对象的存储空间释放时，通过dealloc将属性book的引用计数减1。

study方法要完成的工作是在控制台上输出学生的年龄和正在学习的书。

步骤三：在主程序中使用Student类和Book类

代码如下所示：

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Student.h"
int main(int argc, const char * argv[])
{
@autoreleasepool {
Student* stu1 = [[Student alloc]init];
stu1.age = 18;
Book* sanguo = [[Book alloc]init];
sanguo.price = 10;
stu1.book = sanguo;//将书对象给学生对象
NSLog(@"%ld", [sanguo retainCount]);
Book* hongloumeng = [[Book alloc]init];
hongloumeng.price = 20;
stu1.book = hongloumeng;
NSLog(@"%ld", [hongloumeng retainCount]);
NSLog(@"%ld", [sanguo retainCount]);
[hongloumeng release];
[sanguo release];
[stu1 study];
[stu1 release];
}
return 0;
}

在上述代码中，以下代码：

Student* stu1 = [[Student alloc]init];
stu1.age = 18;

定义了一个Student类的对象stu1，并将stu1的age属性赋值为18。

在上述代码中，以下代码：

Book* sanguo = [[Book alloc]init];
sanguo.price = 10;
stu1.book = sanguo;//将书对象给学生对象
NSLog(@"%ld", [sanguo retainCount]);

首先，定义了一个Book类的对象sanguo，并将sanguo的price属性赋值为10。然后，将stu1的book属性赋值为sanguo。我们知道book属性有一个参数是retain，它会将赋值给它的对象的引用计数加1，那么现在将sanguo赋值给stu1的book属性，sanguo的引用计数会加1，所以当我们查看sanguo的引用计数值时会发现是2。

在上述代码中，以下代码：

Book* hongloumeng = [[Book alloc]init];
hongloumeng.price = 20;
stu1.book = hongloumeng;
NSLog(@"%ld", [hongloumeng retainCount]);
NSLog(@"%ld", [sanguo retainCount]);

首先，定义了一个Book类的对象hongloumeng，并将hongloumeng的price属性赋值为20。然后，将stu1的book属性重新赋值为hongloumeng。我们知道book属性有一个参数是retain，它会将赋值给它的对象的引用计数加1，那么现在将hongloumeng赋值给stu1的book属性，hongloumeng的引用计数会加1，所以当我们查看hongloumeng的引用计数值时会发现是2。但如果此时再查看sanguo的引用计数值时会发现变成了1，这是为什么呢？原因是Student类的book属性参数retain，除了会将赋值给它的对象的引用计数加1外，在加1之前，还会将先前赋值给它的对象的引用计数减1。如本案例中，先将stu1的book属性赋值为sanguo，然后重新赋值为hongloumeng，那么在给hongloumeng引用计数加1之前，先将sanguo的引用计数减了一个1。

在上述代码中，以下代码：

[hongloumeng release];
[sanguo release];

对hongloumeng对象进行释放，它不会被从存储空间中删除，因为release只会将hongloumeng的引用计数由2减为1。但是，对sanguo对象进行释放，就会被从存储空间中删除，因为release只会将sanguo的引用计数由1减为0。

在上述代码中，以下代码：

[stu1 study];

是向对象stu1发送study消息时，因为hongloumeng的引用计数为1，所以它能显示出hongloumeng的价格。

在上述代码中，以下代码：

[stu1 release];

是释放对象stu1，在stu1的存储空间被释放之前，还会先调用Student类的dealloc方法，在dealloc方法中，hongloumeng的引用计数由1减为0，所以hongloumeng的对象存储空间被释放。而stu1的引用计数一直为1，此时对其进行release，将减为0，stu1的存储空间被释放。

2.3 完整代码

本案例中，类Book声明，即Book.h文件，完整代码如下所示：

#import <Foundation/Foundation.h>
@interface Book : NSObject
@property int price;
@end

类Book实现，即Book.m文件，完整代码如下所示：

#import "Book.h"
@implementation Book
-(void)dealloc{
NSLog(@"书对象销毁了 price:%d",self.price);
[super dealloc];
}
@end

本案例中，类Student声明，即Student.h文件，完整代码如下所示：

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Book.h"
@interface Student : NSObject
{
}
@property(nonatomic,assign) int age;
@property(nonatomic,retain) Book* book;
-(void)study;
@end

类Student实现，即Student.m文件，完整代码如下所示：

#import "Student.h"
@implementation Student
-(void)dealloc{
//将所有引用类型的属性在此释放掉
[self.book release];
NSLog(@"学生对象销毁了，dealloc方法执行了");
[super dealloc];
}
-(void)study{
NSLog(@"学生 age:%d 学习书 price:%d 中的知识",self.age,self.book.price);
}
@end

主程序，即StudentBook.m，完整代码如下所示：

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Student.h"
int main(int argc, const char * argv[])
{
@autoreleasepool {
Student* stu1 = [[Student alloc]init];
stu1.age = 18;
Book* sanguo = [[Book alloc]init];
sanguo.price = 10;
stu1.book = sanguo;//将书对象给学生对象
NSLog(@"%ld", [sanguo retainCount]);
Book* hongloumeng = [[Book alloc]init];
hongloumeng.price = 20;
stu1.book = hongloumeng;
NSLog(@"%ld", [hongloumeng retainCount]);
NSLog(@"%ld", [sanguo retainCount]);
[hongloumeng release];
[sanguo release];
[stu1 study];
[stu1 release];
}
return 0;
}

3 编写父类Animal和子类Cat、Dog

3.1 问题

本案例需要创建一个Animal类，类中有一个方法叫shout的方法，该方法默认输出 "动物会叫"，这个类作为父类，派生出两个子类Cat类和Dog类。

Cat类没有覆盖父类的shout方法，而Dog覆盖了父类的shout方法，改成自己的输出，"汪汪汪"。

分别调用cat、dog对象的shout方法。

3.2 步骤

实现此案例需要按照如下步骤进行。

步骤一：定义类Animal

首先，在Day03-2工程中新添加Animal.h文件，用于定义新的类Animal。

代码如下所示：

#import <Foundation/Foundation.h>
@interface Animal : NSObject
@property int age;
-(void)shout;
@end

在上述代码中，定义了类Animal，在类中有一个属性，是整型变量age，用于存储动物的年龄。类中还有一个eat方法的声明。

然后，在类Animal的实现部分，即在Animal.m文件中，添加shout方法的实现，该方法在控制台上输出“动物会叫”。

代码如下所示：

#import "Animal.h"
@implementation Animal
-(void)shout{
NSLog(@"动物会叫");
}
@end

步骤二：定义类Cat

首先，在Day03-2工程中新添加Cat.h文件，用于定义新的类Cat。

代码如下所示：

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Animal.h"
@interface Cat : Animal
@end

在上述代码中，以下代码：

@interface Cat : Animal

是定义一个类Cat，继承父类Animal。

然后，在类Cat的实现部分，即在Cat.m文件中，什么都不做。

代码如下所示：

#import "Cat.h"
@implementation Cat
@end

步骤三：定义类Dog

首先，在Day03-2工程中新添加Dog.h文件，用于定义新的类Dog。

代码如下所示：

#import "Animal.h"
@interface Dog : Animal
@end

上述代码中，类Dog继承与父类Animal。

然后，在类Dog的实现部分，即在Dog.m文件中，覆盖父类Animal中的shout方法。该方法在控制台上输出“汪汪汪”。

代码如下所示：

#import "Dog.h"
@implementation Dog
-(void)shout
{
NSLog(@"汪汪汪");
}
@end

Dog类中覆盖了Animal类中的方法后， Dog类中有两个shout方法，一个继承自Animal类的shout方法，另一个是是自定义的shout方法。

步骤四：在主程序中使用Animal类、Cat类和Dog类

代码如下所示：

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Dog.h"
#import "Cat.h"
int main(int argc, const char * argv[])
{
@autoreleasepool {
Animal* animal = [[Animal alloc]init];
animal.age = 30;
//Cat继承于Animal
Cat* cat = [[Cat alloc]init];
NSLog(@"cat age:%d",cat.age);
[cat shout];
//Dog继承于Animal
Dog* dog = [[Dog alloc]init];
dog.age = 18;//可以得到父类属性
NSLog(@"dog age:%d",dog.age);
[dog shout];
}
return 0;
}

在上述代码中，以下代码：

Animal* animal = [[Animal alloc]init];
animal.age = 30;

定义了一个Animal类的对象animal，并将animal的age属性赋值为30。

在上述代码中，以下代码：

//Cat继承于Animal
Cat* cat = [[Cat alloc]init];

定义了一个Cat类的对象cat。

在上述代码中，以下代码：

NSLog(@"cat age:%d",cat.age);

由于定义Cat类的对象cat后，没有为从Animal类继承过来的属性age赋值，所以输出的猫的年龄为0。

在上述代码中，以下代码：

[cat shout];

对cat对象发送的shout消息，调用的是父类Animal中shout。因为定义Cat类时没有覆盖父类Animal类中的方法shout，所以在Cat类中只有从父类Cat中继承的shout方法。

在上述代码中，以下代码：

//Dog继承于Animal
Dog* dog = [[Dog alloc]init];
dog.age = 18;//可以得到父类属性

定义了一个Dog类的对象dog，并对从Animal类继承过来的属性age赋值为18。

在上述代码中，以下代码：

NSLog(@"dog age:%d",dog.age);

由于定义Dog类的对象dog后，已经为从Animal类继承过来的属性age赋值为18，所以输出的狗的年龄为18。

在上述代码中，以下代码：

[dog shout];

对dog对象发送的shout消息，调用的是Dog类中shout。因为定义Dog类时已经覆盖父类Animal类中的方法shout，即在Dog类中有两个shout方法，一个是从父类Animal中继承的shout方法，另一个是自定义的shout。按照继承的语法规则，当向Dog类的对象dog发送shout消息时，优先调用自定义的shout方法。

3.3 完整代码

本案例中，类Animal声明，即Animal.h文件，完整代码如下所示：

#import <Foundation/Foundation.h>
@interface Animal : NSObject
@property int age;
-(void)shout;
@end

类Animal实现，即Animal.m文件，完整代码如下所示：

#import "Animal.h"
@implementation Animal
-(void)shout{
NSLog(@"动物会叫");
}
@end

本案例中，类Cat声明，即Cat.h文件，完整代码如下所示：

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Animal.h"
@interface Cat : Animal
@end

类Cat实现，即Cat.m文件，完整代码如下所示：

#import "Cat.h"
@implementation Cat
@end

本案例中，类Dog声明，即Dog.h文件，完整代码如下所示：

#import "Animal.h"
@interface Dog : Animal
@end

类Dog实现，即Dog.m文件，完整代码如下所示：

#import "Dog.h"
@implementation Dog
-(void)shout
{
NSLog(@"汪汪汪");
}
@end

主程序，即AnimalCatDog.m，完整代码如下所示：

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Dog.h"
#import "Cat.h"
int main(int argc, const char * argv[])
{
@autoreleasepool {
Animal* animal = [[Animal alloc]init];
animal.age = 30;
//Cat继承于Animal
Cat* cat = [[Cat alloc]init];
NSLog(@"cat age:%d",cat.age);
[cat shout];
//Dog继承于Animal
Dog* dog = [[Dog alloc]init];
dog.age = 18;//可以得到父类属性
NSLog(@"dog age:%d",dog.age);
[dog shout];
}
return 0;
}