《Objective-C高级编程 iOS与OS X多线程与内存管

内存管理篇： 2.alloc/retain/release/dealloc的实现

GNUstep的实现方式

GNUstep的版本将引用计数与对象的内存组合在一起，方便读写存取。

GNUstep的对象结构.jpg

如图所示，使用了一个objc_layout结构体来表示引用计数，其大体结构及alloc的简化代码为：

struct objc_layout {
    // 引用计数
    NSUInteger retained;
}

+ (id)alloc {
    int size = sizeof(struct objc_layout) + 对象大小；
    // 创建一段大小为size的连续内存，并写入0
    // 使用结构体指针指向此地址
    struct objc_layout *p = calloc(1, size);
    // 返回id类型对象（地址+1即为对象的地址）
    return (id)(p + 1);
}

由此可知，retainCount即返回结构体中retained成员的值即可：

- (NSUinteger)retainCount {
    return NSExtraRefCount(self) + 1;
}

inline NSUInteger
NSExtraRefCount(id anObject) {
    // 由于对象指向的是+1的地址，故-1即为结构体实例的地址
    return ((struct objc_layout *)anObject)[-1].retained;
}

由于初始化的内存中填充数据为0，故新对象的引用计数为1（0+1）。

而对于retain和release操作，即对retained变量进行+1和-1操作即可。而且，在release操作时，当retained为0时，运行时系统即调用dealloc方法，将对象的内存释放。

苹果的实现方式

Apple的引用计数表.jpg

直接看图，苹果使用了单独的引用计数表来存储所有对象的引用计数。且使用了对象内存地址的hash值作为key，将引用计数作为内容进行保存。简单的实现代码如下：

- (NSUInteger)retainCount {
    return (NSUInteger)__CFDoExternRefOperation(OPERATION_retainCount, self);
}

- (id)retain {
    return (id)__CFDoExternRefOperation(OPERATION_retain, self);
}

- (void)release {
    return (id)__CFDoExternRefOperation(OPERATION_release, self);
}

所调用的方法如下：

int __CFDoExternRefOperation(unitptr_t op, id obj) {
    // 获取引用计数表
    CFBasicHashRef table = 取得对象对应的散列表(obj);
    int count;
    
    // 根据操作分发给不同函数
    switch (op) {
    case OPERATION_retainCount:
        // retainCount
        count = CFBasicHashGetCountOfKey(table, obj);
        return count;
    case OPERATION_retain:
        // retain
        CFBasicHashAddValue(table, obj);
        return obj;
    case OPERATION_release:
        // release
        count = CFBasicHashRemoveValue(table, obj);
        return (0 == count);
    }
}

苹果的实现虽然看似没有GNUstep的方式简单，实际上其优点也是显而易见：

• 对象创建时，其内存分配无需考虑引用计数相关逻辑，结构纯粹。
• 引用计数表中，可以根据内存块的地址追溯对象的原始内存，方便调试及内存泄露检测等功能。