转自http://www.cocoachina.com/applenews/devnews/2013/1209/7497.html
ARC是一个编译器特征,它提供了对OC对象自动管理内存。ARC让开发者专注于感兴趣的代码和对象的关系,而不用考虑对象的retain和release。
![](http://images0.cnblogs.com/blog/561805/201312/18094103-886e0816694142e3a09ee5d564752adb.jpg)
概要
ARC在编译时期添加代码,保证对象可用。概念上说,ARC遵循手动引用计数的规则,替开发者,在编译时期添加合适的代码。
Xcode4.2(Mac OS 10.6、10.7和iOS4和iOS5)支持ARC,弱引用在10.6和iOS4上不支持。
Xcode提供了一个工具:自动机械得转化为ARC(比如移除retain和release的调用),并帮助开发者解决不能自动迁移的问题。迁移工具将所有文件转化成ARC,开发者也可以对单个文件实施ARC,方便于开发者对某些文件手动引用计数。
ARC概要
ARC评估了对象的生命周期,并自动插入合适的代码在编译时期,从而代替开发者不得不考虑何时需要retain、release和autolease。同编译器替开发者,生成合适的dealloc方法。一般来说,当开发者需要在手动引用计数和ARC配合使用时候,使用传统ARC的Cocoa命名惯例是很重要的。
一个正确的完整的Person类如下:
- @interface Person : NSObject
- @property NSString *firstName;
- @property NSString *lastName;
- @property NSNumber *yearOfBirth;
- @property Person *spouse;
- @end
- @implementation Person
- @end
对象的属性默认是strong;strong属性在 “ARC Introduces New Lifetime Qualifiers.”有描述
- - (void)contrived {
- Person *aPerson = [[Person alloc] init];
- [aPerson setFirstName:@"William"];
- [aPerson setLastName:@"Dudney"];
- [aPerson setYearOfBirth:[[NSNumber alloc] initWithInteger:2011]];
- NSLog(@"aPerson: %@", aPerson);
- }
ARC掌管了内存管理,所以Person和NSNumber不会泄露。
开发者还可以安全得实现Person类的方法takeLastNameFrom:
- - (void)takeLastNameFrom:(Person *)person {
- NSString *oldLastname = [self lastName];
- [self setLastName:[person lastName]];
- NSLog(@"Lastname changed from %@ to %@", oldLastname, [self lastName]);
- }
ARC确保oldLastName在NSLog之前不会被销毁。
ARC执行了新的规则
ARC执行了一些新的规则,是其他编译模式没有的。这个规则是:致力于提供一个安全可靠的内存管理模式。在某些情况下,他们只是执行最佳实践;某些情况,他们简化你的代码或者处理那没明显的不需要内存问题。如果你违反这些规则,立即得到一个编译错误,而不会在运行显示一个微妙的bug。
● 开发者不能显示调用dealloc;不能实现和调用retain、release、retainCount和autorelease。
禁止使用@selector(retain),@selector(release)等等。
开发者仍可以实现dealloc方法,如果你想管理资源而不是变量。开发者不能release变量,但是可以调用[systemClassInstance setDelegate:nil]在系统类上,或者其他不是用ARC编译的代码上。
ARC中自定义的dealloc方法,不需要调用[super dealloc](其实这样做就会导致编译错误),编译器会强制自动链接到父类。
开发者仍可以对Core Foundation-style对象,使用CFRetain,CFRelease和其他相关方法。
● 不能使用NSAllocateObject或者NSDeallocateObject。开发者创建对象使用alloc,运行时环境负责销毁对象。
● 在C数据结构中,不能使用对象指针。可以使用OC类来代替C的struct
● id和void*没有自动转换.
开发者必须使用特殊的类型转化.开发者需要通过函数参数传递,在OC对象和Core Foundation之间做类型转换。
● 开发者不能使用NSAutoreleasePool对象。ARC下使用@autoreleasepool,它比NSAtuoreleasePool更有效率。
● 开发者不能使用内存zones。不用再使用NSZone了。他们已经被现代的OC运行环境给忽略了。
为了配合手动引用计数,ARC的方法命名有限制:
● 访问器方法不能已new开头,反过来就是:开发者不能声明一个已new开头的属性,除非你给你指定一个getter
- // 不正确:
- @property NSString *newTitle;
- // 正确:
- @property (getter=theNewTitle) NSString *newTitle;
ARC引入了新的Lifetime修饰符。
ARC引入几个新的修饰符和弱(weak)引用。弱引用不会延伸到对象生命周期,并自动设置为nil,当该对象没有任何的强引用的时候。
开发者需要使用这些修饰来管理对象图。通常ARC不对循环引用做警告。谨慎得使用弱引用可以保证不会循环引用。
Property属性
weak和strong关键字作为新的property属性被引入,例如:
- // The following declaration is a synonym for: @property(retain) MyClass *myObject;
- @property(strong) MyClass *myObject;
- // The following declaration is similar to "@property(assign) MyClass *myObject;"
- // except that if the MyClass instance is deallocated,
- // the property value is set to nil instead of remaining as a dangling pointer.
- @property(weak) MyClass *myObject;
ARC下,strong是默认property属性
变量的修饰符
开发者使用下面得lifetime修饰。
__strong
__weak
__unsafe_unretained
__autoreleasing
● 默认是__strong。只要对象还有强引用,该对象“活着”。
● __weak不保留对象,只是简单引用。weak对象将被设置nil,当对象没有任何强引用的时候。
● __unsafe_unretained 不保留对象,只是简单引用。但是不设置为nil,当对象没有任何强引用得时候。如果对象被销毁,__unsafe_unretained的对象将会野指针。
● __autoreleasing 用于标识id*的引用参数,或者需要自动释放的返回的对象。
开发者需要正确修饰变量。使用下面的格式来修饰变量声明。
类名* 修饰 变量名
例如:
- MyClass * __weak myWeakReference;
- MyClass * __unsafe_unretained myUnsafeReference;
其他的变种在技术上是不正确的,但可能可以通过编译。了解更多http://cdecl.org/
在栈上小心使用__weak。考虑下面的代码:
- NSString * __weak string = [[NSString alloc] initWithFormat:@"First Name: %@", [self firstName]];
- NSLog(@"string: %@", string);
尽管string在初始化后被使用了。但是,由于在赋值的时候没有强引用;因此它将立即被销毁。
开发者同样需要注意传递引用的地方,例如下面的代码:
- NSError *error;
- BOOL OK = [myObject performOperationWithError:&error];
- if (!OK) {
- // Report the error.
- // ...
然而,这种错误是隐含的。
- NSError * __strong e;
并且声明的方法可能是下面这样:
- -(BOOL)performOperationWithError:(NSError * __autoreleasing *)error;
编译器将重写代码:
- NSError * __strong error;
- NSError * __autoreleasing tmp = error;
- BOOL OK = [myObject performOperationWithError:&tmp];
- error = tmp;
- if (!OK) {
- // Report the error.
- // ...
本地变量声明(__strong)和参数(__autoreleasing)导致编译器创建临时变量。当开发者对__strong对象取地址,将参数声明为id __strong*,就得到原始的指针。或者开发者可以将变量声明为__autoreleasing
使用Lifetime修饰符,避免循环引用
开发者可以通过lifetime修饰符来避免循环引用。例如,如果你有一个对象图(关于父-子继承)。并且父类需要引用子类,相反子类也要用。这时候,开发者把parent-to-child写做strong并把child-to-parent关系写作weak。其他情况可能有些麻烦,特别是调用block变量的时候。
手动引用计数模式下,__block id x 这样的写法,不会对x进行retain。在ARC模式,__block id x;默认retain x(就像其他变量一样)。如果想在ARC模式下,得到手动引用计数的效果,开发者可以使用__unsafe_unretained __block id x。顾名思义,__unsafe_unretained __block id x是危险的(因为他可能导致野指针)因此也不建议使用。好的解决方案是:使用__weak或者将__block的值设置为nil,来打断retain循环。
下面的代码段展示了如何使用手动引用计数
- MyViewController *myController = [[MyViewController alloc] init…];
- // ...
- myController.completionHandler = ^(NSInteger result) {
- [myController dismissViewControllerAnimated:YES completion:nil];
- };
- [self presentViewController:myController animated:YES completion:^{
- [myController release];
- }];
正如说的那样,开发者可以使用__block修饰符并且设置myController变量为nil,在完成处理的时候。
- MyViewController * __block myController = [[MyViewController alloc] init…];
- // ...
- myController.completionHandler = ^(NSInteger result) {
- [myController dismissViewControllerAnimated:YES completion:nil];
- myController = nil;
- };
或者,你可以使用临时的__weak变量。下面是一个简单的实现
- MyViewController *myController = [[MyViewController alloc] init…];
- // ...
- MyViewController * __weak weakMyViewController = myController;
- myController.completionHandler = ^(NSInteger result) {
- [weakMyViewController dismissViewControllerAnimated:YES completion:nil];
- };
对于non-trivial循环,开发者应该使用下面代码:
- 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...
- }
- };
在某些情况,开发者使用__unsafe_unretained,如果类本身不是__weak修饰。然而,这样将变得不切合实际了,因为它可能很难或者不可能去验证:__unsafe_unretained的指针仍然可用并且指向某些变量。
ARC使用一个新语句管理Autorelease Pools
使用ARC,开发者不能直接使用NSAutoreleasePool来管理autorelease pools。而使用@autoreleasepool代替它。
- @autoreleasepool {
- // Code, such as a loop that creates a large number of temporary objects.
- }
这个简单的结构允许编译器思考引用计数的状态。进入的时候,自动释放池被push。在正常退出的时候自动释放池配poped出来。为了配合现有代码,如果代码异常退出,自动释放池将不会pop出来。它比NSAutoreleasePool更有效率;因此建议开发者替换NSAtuoreleasePool。
Patterns for Managing Outlets Become Consistent Across Platforms(略)
栈变量被初始化为nil
使用ARC,strong、weak和autoreleasing栈变量将不会显示初始化为nil,例如:
- - (void)myMethod {
- NSString *name;
- NSLog(@"name: %@", name);
- }
将打印出null,而不是崩溃。
使用编译器选项来开启和关闭ARC
开发者使用-fobjc-arc 编译选项开启ARC,还可以对某一个文件使用ARC,便于在使用手动引用计数的文件中使用ARC。对于已经使用ARC的工程,仍可以指定一个文件来关闭ARC通过-fno-objc-arc编译选项。
管理Toll-Free Bridging
在多数的Cocoa程序中,开发者需要使用Core Foundaton-style对象,无论是从Core Foundation框架还是从Core foundation的其他框架比如Core Graphics。
编译器不会自动管理Core foundation对象的生命周期。开发者必须根据COreFoundation的内存管理规则,使用CFRetain和CFRelease。
如果开发者在OC和Core foundation两种对象做转换,需要告诉编译器对象的所有权。
● __bridge 不改变所有权的情况下,将OC和Core foundaton对象之间转换。
● __bridge_retained 或者 CFBridgingRetain 或者对象的所有权,将OC和Corefoundaton对象之间转换。开发者仍有责任将释放对象通过CFRelease。
● __bridge_transfer 或者CFBridgingRelease将一个非OC指针,转化为OC指针,ARC负责释放对象。
例如,现有代码:
- - (void)logFirstNameOfPerson:(ABRecordRef)person {
- NSString *name = (NSString *)ABRecordCopyValue(person, kABPersonFirstNameProperty);
- NSLog(@"Person's first name: %@", name);
- [name release];
- }
开发用下面的代码代替
- - (void)logFirstNameOfPerson:(ABRecordRef)person {
- NSString *name = (NSString *)CFBridgingRelease(ABRecordCopyValue(person, kABPersonFirstNameProperty));
- NSLog(@"Person's first name: %@", name);
- }
编译器处理从COcoa方法返回的 CF 对象
编译器知道返回Core foundaion类的OC的方法,遵循历史的规定。例如,编译器知道从CGColor方法返回的GCColor是不拥有的。开发者必须使用合适的类型去转化。例如:
- NSMutableArray *colors = [NSMutableArray arrayWithObject:(id)[[UIColor darkGrayColor] CGColor]];
- [colors addObject:(id)[[UIColor lightGrayColor] CGColor]];
使用所有权关键字转化函数参数
当开发者在OC和Core foundation的对象之间转化时,需要告诉编译器传递object的所有权。Core foundation对象所有权的规则在CoreFoundation的内存管理规则中。OC的所有权规则在Advanced Memory Management Programming Guide中。
下面的代码段,数组传递给CGGradientCreateWithCorlors函数需要一个合适的转化。数组是arrayWitshObjects返回的,所以,不要将所有权传递给函数,因此使用__bridge
- NSArray *colors = <#An array of colors#>;
- CGGradientRef gradient = CGGradientCreateWithColors(colorSpace, (__bridge CFArrayRef)colors, locations);
下面代码段实现了一个context,使用Core Foundation内存管理的方法。
- - (void)drawRect:(CGRect)rect {
- CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();
- CGColorSpaceRef colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceGray();
- CGFloat locations[2] = {0.0, 1.0};
- NSMutableArray *colors = [NSMutableArray arrayWithObject:(id)[[UIColor darkGrayColor] CGColor]];
- [colors addObject:(id)[[UIColor lightGrayColor] CGColor]];
- CGGradientRef gradient = CGGradientCreateWithColors(colorSpace, (__bridge CFArrayRef)colors, locations);
- CGColorSpaceRelease(colorSpace); // Release owned Core Foundation object.
- CGPoint startPoint = CGPointMake(0.0, 0.0);
- CGPoint endPoint = CGPointMake(CGRectGetMaxX(self.bounds), CGRectGetMaxY(self.bounds));
- CGContextDrawLinearGradient(ctx, gradient, startPoint, endPoint,
- kCGGradientDrawsBeforeStartLocation | kCGGradientDrawsAfterEndLocation);
- CGGradientRelease(gradient); // Release owned Core Foundation object.
- }
将工程转化为ARC,遇到的常见问题
当迁移现有的项目,你可能会遇到的各种问题。这里有一些共同的问题,共同解决方案。
● 不能调用retain,release或者autorelease,这是一种特性,甚至可以这么写:
- while ([x retainCount]) { [x release]; }
● 不能调用dealloc
通常,开发者在单例的实现或者替换一个对象的init方法的时候调用dealloc。对于单例模式,使用共享实例模式。在init方法中,你不用调用dealloc,因为对象会被释放,当重写self的时候。
● 不能使用NSAutoreleasePool对象
表格@autoreleasepool{}代替NSAutoreleasePool.这将强制一个block处于一个自动释放池中。它比NSAutoreleaePool快6倍。@autoreleasepool也在在非ARC模式下工作。
● ARC需要开发者对[super init]赋值给self在init方法中。
下面代码是不可行的
- [super init];
简单的修正是:
- self = [super init];
根号的修复是这样的
- self = [super init];
- if (self) {
- ...
● 不能实现retain和release方法。
实现自定义的retain和release方法打破弱指针。提供了几个常用的 “实现自定义”的原因。
1.性能
不要这么做,NSObject的retain和release已经很快了。如果你发现仍有问题,请提出这个bug
2.实现一个自定义的弱指针系统
使用__weak代替
3.实现单例
使用shared instance pattern代替。或者使用类来代替方法,避免分配对象。
● assigned 将变成strong
在ARC之前,变量的assigned的不会延伸到对象的生命周期。为了让property变成强引用,开发者通常实例化或者synthesized访问器方法,里面是内存管理方法。相比之下,你可以这样实现访问器方法:
- @interface MyClass : Superclass {
- id thing; // Weak reference.
- }
- // ...
- @end
- @implementation MyClass
- - (id)thing {
- return thing;
- }
- - (void)setThing:(id)newThing {
- thing = newThing;
- }
- // ...
- @end
ARC下,实例中的变量默认是strong引用,assigning一个对象给实例中的变量延伸到对象的生命周期。迁移工具不能决定一个实例变量即将weak。保持相同的行为之前,你必须标记实例变量是weak,或声明它的property
- @interface MyClass : Superclass {
- id __weak thing;
- }
- // ...
- @end
- @implementation MyClass
- - (id)thing {
- return thing;
- }
- - (void)setThing:(id)newThing {
- thing = newThing;
- }
- // ...
- @end
或者
- @interface MyClass : Superclass
- @property (weak) id thing;
- // ...
- @end
- @implementation MyClass
- @synthesize thing;
- // ...
- @end
● 不能使用strong ids在c的数据结构
例如,下面的c结构将不能编译过
- struct X { id x; float y; };
这是因为x默认是strong retain,但是,在正常运行情况下,编译器不能安全的合成所有需要的代码。比如:如果你传递一个指针给x或者y后,执行了free,每一个id将被release掉,在struct被free之前。编译器不能可靠的做这些。所以strong ids在结构,在ARC中完全不允许。下面是一些解决方案:
1.用OC类代替c结构。这应该是最好的解决办法。
2.如果使用OC类是次要的方法(可能你想要一个高密度的结构数组),那么考虑使用void*代替。这需要使用显示的转化。
3.把对象引用作为__unsafe_unretained。这种方法是半常见的模式,这样是有用的。
- struct x { NSString *S; int X; } StaticArray[] = {
- @"foo", 42,
- @"bar, 97,
- ...
- };
开发者这样声明
- struct x { NSString * __unsafe_unretained S; int X; }
这可能是有问题的,如果对象可以被释放时指针是不安全的,但它是非常有用的东西,被称为是字符串常量。
● 不能直接将id和void*进行转化(包含Core Foundation类型)参考Managing Toll-Free Bridging
经常遇到的问题
我该怎样认识ARC?它在哪儿放置retains/releases。
不要想什么地方调用retain/release,考虑程序本身算法吧。考虑"strong and weak"关系,对象的所有权关系和可能存在的循环引用。
我还需要写dealloc方法么
可能需要。因为ARC不会自动对 Core Foundation 对象,文件描述符等等进行malloc/free,,这些资源扔需要写dealloc方法。
不不能release对象的变量,但是可以调用[self setDelegate:nil]在系统的类和其他不用ARC的代码。
ARC种 不需要dealloc方法,或者[super dealloc];在运行时系统调用super代码。
在ARC种,仍存在循环引用?
是的。ARC自动retain/release并可能继承了循环引用的问题。幸运的是:迁移到ARC的代码很少泄露,因为无论properties是不是retain的,都被被声明为retain了。
在ARC种blocks是如何工作的
Block能正常工作,当你在栈上传递的时候,比如作为返回值。你无需block copy了。当你传递block在栈下面的时候,添加到arrayWithObjects等需要retain的地方,需要使用[^{ }copy]。
有一件事情需要清除:NSString *__block myString是retain在ARC模式种,不可能是野指针。为了得到以前的行为,使用__block NSString *__unsafe_unretained myString 或者使用__block NSString *__weak myString.
我可以在雪豹OS种开发中使用ARC么?
不行。雪豹版本的Xcode4.2不支持ARC。
ARC下,可以创建C语言的retain的指针数组么
可以
- // Note calloc() to get zero-filled memory.
- __strong SomeClass **dynamicArray = (__strong SomeClass **)calloc(entries, sizeof(SomeClass *));
- for (int i = 0; i < entries; i++) {
- dynamicArray[i] = [[SomeClass alloc] init];
- }
- // When you're done, set each entry to nil to tell ARC to release the object.
- for (int i = 0; i < entries; i++) {
- dynamicArray[i] = nil;
- }
- free(dynamicArray);
下面是一些注意的地方:
● 你要写__strong SomeClass **在某些情况,默认情况是__autoreleasing SomeClass **.
● 开辟的内存必须是零填充
● 需要设置每一项为nil在释放array的时候(memset和bzero不好使的)
ARC慢么?
取决于你怎么测量,通常是不慢。编译器消除很多无关紧要的retain/release调用。投入很大的努力在加快OC下的运行环境。尤其是返回一个retian/autoreleased对象,ARC并不是真正将它放到自动释放池。
有一件事需要清除:优化器不在debug模式下。所以想看到更多的retain/release的调用,使用-O0比-Os
ARC在ObjC++模式下工作么?
是的,甚至可以将strong/weakids在类和容器中。ARC编译器合成retain/release逻辑在拷贝构造函数和析构函数钟。
哪些类不支持weak引用?
下面的类不能创建弱引用:
NSATSTypesetter, NSColorSpace, NSFont, NSMenuView, NSParagraphStyle, NSSimpleHorizontalTypesetter, and NSTextView.
对于声明properties时,你应该使用retain代替weak。对于变量你应该使用__unsafe_unretained代替__weak.另外,你不能创建这些类的弱引用:NSHashTable, NSMapTable, or NSPointerArray
对NSCell和其他类使用NSCopyObject时候。
没什么特别的。ARC负责的显示retain的场景。ARC模式下,所有的copy方法应该仅仅copy实例变量。
我可以对某个文件不使用ARC么?
是的。当开发者迁移工程到ARC时,对所有OC源文件设置为-fobjc-arc编译选项。开发者可以指定一个文件设置-fno-objc-arc编译选项。
GC(Grabage Collection)在mac上过时了?
Grabage Collection在10.8上已经过时,将来会重OS X中移除。ARC将是收推荐的替代技术。为了帮助迁移现有程序,ARC迁移工具在Xcode >=4.3 支持将GC迁移到ARC。