Objective-C内存管理

释放掉不用的内存，保证还可能被使用的内存不会被回收。这是内存管理要做的的事情，OC是通过引用计数来管理的，MRC和ARC的区分只是：引用计数是由程序员还是编译器和语言来负责管理。

为啥要使用引用计数

在c中堆中的对象是由程序员负责的：

// malloc必须和free成对出现
char *str = (char*)malloc(sizeof(char)*10);

// do something

// 如果忘了free就泄漏了10个字节的内存，如果多次free，那将导致崩溃
free(str);

// 如果此时又使用了str，这块内存可能已经分配做其他用途了，所以行为是不确定的
// do not use str

看起来好像很简单，但是在do somethind的过程中可能经历里很多的，所以说保证这块内存的正确使用完全依靠程序员，有很大的风险，而且调试指针异常也是很麻烦的。

OC中的引用计数

// NSObject 提供的引用计数的功能
- (instancetype)retain OBJC_ARC_UNAVAILABLE;    // rc++
- (oneway void)release OBJC_ARC_UNAVAILABLE;    // rc--，若rc==0，则释放该实例对象
- (instancetype)autorelease OBJC_ARC_UNAVAILABLE;   // 延迟释放

苹果内存管理文档给出了使用引用计数的原则：

1. 你拥有你创建的任何对象，调用命名上为“alloc”, “new”, “copy”, or “mutableCopy”的函数，将获得一个有所有权的实例对象(You own any object you create)

// 这个NSObject的实例对象属于obj，也就是obj拥有NSObject的实例对象
NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];

2. 可以使用retain获取对象的所有权

// 这个NSObject的实例对象属于obj，也就是obj拥有NSObject的实例对象
NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
// 通过retain方法，这个对象也属于obj1了
NSObject *obj1 = [obj retain];

3. 当不再需要它时，必须放弃你拥有的对象的所有权

// 这个NSObject的实例对象属于obj，也就是obj拥有NSObject的实例对象
NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
// 通过retain方法，这个对象也属于obj1了
NSObject *obj1 = [obj retain];
// 通过release方法，放弃objc1对这个实例对象的所有权
[objc1 release];

4. 不能放弃没有拥有权对象的所有权

// 根据1中的命名规则，str没有这个NSString实例对象的所有权
NSString *str = [NSString stringWithFormat:@"hello NSString"];

// 所以如下，释放一个没有所有权实例对象的所有权是错误的
[str release];

关于autorelease(延时释放)

//
- (id)myMethod {
    // obj 拥有 MyObject实例对象的所有权，引用计数为1
    MyObject *obj = [[MyObject alloc] init];
    // 如果按照上述苹果的内存管理原则3，你需要在return前release obj，但是如果release了就被回收了
    // 这就用到了autorelease 将对象延时释放
    return [obj autorelease];
}

autorelease的实现是要配合autoreleasepool来完成的，AutoreleasePoolPage是由一个双向链表实现的栈，每个节点一个虚页的大小。autorelease消息实际是将obj push到栈中，并在pop时进行release。

MRC与ARC

MRC：手动引用计数，需要我们手动控制拥有权，也就是负责发送retain release autorelease消息。
ARC：通过分析编译生成的语法树，编译器帮我们自动插入引用计数相关的代码。

ARC存在的问题和解决方法

考虑如下代码：

// ARC环境下
@interface Person : NSObject <NSMutableCopying, NSCopying>
@property (nonatomic, copy)NSString *name;
@property (nonatomic)Person *partner;
+(instancetype) personWithName: (NSString*)name;
@end

Person *xiaohong = [Person personWithName: @"xiaohong"];
Person *xiaoming = [Person personWithName: @"xiaoming"];
xiaohong.partner = xiaoming;
xiaoming.partner = xiaohong;

在上述代码中，xiaohong和xiaoming如果没有其他的引用，那么最终他们的引用计数都为1，所以他们都不能被释放，又因为不能被释放的原因是xiaohong引用xiaoming导致xiaoming不能被释放，xiaoming引用xiaohong导致xiaohong不能被释放，如下图①，所以称为循环引用

循环引用示意图

如何解决循环引用呢，首先选择一方放弃对另一方的引用，例如xiaohong.partner = nil;，如上图②所示，此时没有对象引用xiaoming，所以释放，在xiaoming调用dealloc时将会放弃对xiaohong的引用，所以xiaohong也能得以正确释放。

使用weak来解决循环引用

在使用weak关键字：

// ARC环境下
@interface Person : NSObject <NSMutableCopying, NSCopying>
@property (nonatomic, copy)NSString *name;
@property (nonatomic, weak)Person *partner;
+(instancetype) personWithName: (NSString*)name;
@end

Person *xiaohong = [Person personWithName: @"xiaohong"];
Person *xiaoming = [Person personWithName: @"xiaoming"];
xiaohong.partner = xiaoming;
xiaoming.partner = xiaohong;

此时的情况如上图③所示，weak有并不会增加对象的引用计数，所以在xiaohong和xiaoming可以顺利的被释放。

其实解决循环引用只需要要打破这个引用环就可以，即如图②所示, 图③所示只是一种充分非必要条件。

Core Foundation和ARC

ARC是针对于NSObject的一套方法，所以在Core Framework是不适用的，OC中的一些对象与Core Frameword又是toll-bridge(就是可以进行简单的相互转换)的，虽然结构可以相互转换，但是还需要考虑所有权的问题，即谁来负责release的工作。

// 即使是两种结构是toll-bridge的，我们也不能简单的类似于(NSString*)的指针强转，因为还有所有权问题(引用计数)
// cf与NSObject结构相互转化的关键字
__bridge    // NSObject <-> cf 不改变所有权
__bridge_retained   // NSObject -> cf   将所有权从ARC交给CF的引用计数   
__bridge_transfer   // cf -> NSObject   将所有权从CF的引用计数交给ARC

在实际使用的过程中，无非两种情况，内存管理最终交由谁处理呢？

1. 最终由ARC负责内存管理

// case 1 这应该是最常用的方式
    NSString *str = [[NSString alloc]initWithFormat:@"test"];  
    CFStringRef cfStr = (__bridge CFStringRef)str; // 不改变所有权，类似于(CFStringRef)str
    
// case 2 
    CFStringRef cfName = ABRecordCopyValue(person, kABPersonFirstNameProperty);
    NSString *name = (__bridge_transfer NSString*)cfName;   // 将所有权从CF的引用计数交给ARC
    
// case 3   下面实际是发生了所有权变化，但经过步骤1，2最终又将所有权交给了ARC
    NSString *str = [[NSString alloc]initWithFormat:@"test"];  
    CFStringRef cfStr = (__bridge_retained CFStringRef)str; // 1. 将所有权从ARC交给CF的引用计数
    str = (__bridge_transfer NSString*)cfstr;  // 2. 将所有权从CF的引用计数交给ARC

2. 最终由CF的引用计数负责

    NSString *str = [[NSString alloc]initWithFormat:@"test"];  
    CFStringRef cfStr = (__bridge_retained CFStringRef)str; // 将所有权从ARC交给CF的引用计数
    CFRelease(cfStr); // 由CF的内存管理负责回收