objective-C 的内存管理之-引用计数

obj-c本质就是"改进过的c语言"，大家都知道c语言是没有垃圾回收(GC)机制的(注：虽然obj-c2.0后来增加了GC功能，但是在iphone上不能用，因此对于iOS平台的程序员来讲，这个几乎没啥用)，所以在obj-c中写程序时，对于资源的释放得由开发人员手动处理，相对要费心一些。

引用计数

这是一种古老但有效的内存管理方式。每个对象(特指：类的实例)内部都有一个retainCount的引用计数，对象刚被创建时，retainCount为1，可以手动调用retain方法使retainCount+1，同样也可以手动调用release方法使retainCount-1，调用release方法时，如果retainCount值减到0，系统将自动调用对象的dealloc方法(类似于c#中的dispose方法)，开发人员可以在dealloc中释放或清理资源。

1、基本用法

为了演示这种基本方式，先定义一个类Sample

类接口部分Sample.h

//
//  Sample.h
//  MemoryManage_1
//
//  Created by jimmy.yang on 11-2-19.
//  Copyright 2011 __MyCompanyName__. All rights reserved.
//

#import <Foundation/Foundation.h>


@interface Sample : NSObject {

}

@end

类实现部分Sample.m

//
//  Sample.m
//  MemoryManage_1
//
//  Created by jimmy.yang on 11-2-19.
//  Copyright 2011 __MyCompanyName__. All rights reserved.
//

#import "Sample.h"


@implementation Sample

-(id) init
{
        if (self=[super init]){
                NSLog(@"构造函数被调用了！当前引用计数:%d",[self retainCount]);
        }
        return (self);
}

-(void) dealloc{
        NSLog(@"析构函数将要执行...，当前引用计数:%d",[self retainCount]);
        [super dealloc];
}
@end

代码很简单，除了"构造函数"跟"析构函数"之外，没有任何其它多余处理。

主程序调用

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Sample.h"

int main (int argc, const char * argv[]) {      
        
        Sample *_sample = [Sample new]; //构造函数被调用了！当前引用计数:1
        NSLog(@"_sample.retainCount=%d",[_sample retainCount]);//1      
        
        [_sample retain];
        NSLog(@"_sample.retainCount=%d",[_sample retainCount]);//2
        
        [_sample retain];
        NSLog(@"_sample.retainCount=%d",[_sample retainCount]);//3      
        
        [_sample release];
        NSLog(@"_sample.retainCount=%d",[_sample retainCount]);//2
        
        [_sample release];
        NSLog(@"_sample.retainCount=%d",[_sample retainCount]);//1
        
        [_sample release];//析构函数将要执行...，当前引用计数:1
        NSLog(@"_sample.retainCount=%d",[_sample retainCount]);//1，注：即便是在析构函数执行后，如果立即再次引用对象的retainCount，仍然返回1,但以后不管再试图引用该对象的任何属性或方法，都将报错
        NSLog(@"_sample.retainCount=%d",[_sample retainCount]);//对象被释放之后，如果再尝试引用该对象的任何其它方法，则报错
        //[_sample retain];//同上，会报错     
         
        return 0;       
}

这段代码主要验证:对象刚创建时retainCount是否为1，以及retain和release是否可以改变retainCount的值，同时retainCount减到0时，是否会自动执行dealloc函数

nil 的问题:

1.1 如果仅声明一个Sample类型的变量(其实就是一个指针)，而不实例化，其初始值为nil

1.2 变量实例化以后，就算release掉，dealloc被成功调用，其retainCount并不马上回到0(还能立即调用一次且仅一次[xxx retainCount])，而且指针变量本身也不会自动归为nil值

1.3 dealloc被调用后，必须手动赋值nil，retainCount才会自动归0

以上结论是实际试验得出来的，见下面的代码：

      Sample *s ;     
        NSLog(@"s %@,retainCount=%d",s==nil?@"is nil":@"is not nil",[s retainCount]);//s is nil,retainCount=0   
        s = [Sample new];
        NSLog(@"s %@,retainCount=%d",s==nil?@"is nil":@"is not nil",[s retainCount]);//s is not nil,retainCount=1       
        [s release];
        NSLog(@"s %@,retainCount=%d",s==nil?@"is nil":@"is not nil",[s retainCount]);//s is not nil,retainCount=1
        //NSLog(@"s %@,retainCount=%d",s==nil?@"is nil":@"is not nil",[s retainCount]);//报错：Program received signal:  “EXC_BAD_ACCESS”.
        s = nil;
        NSLog(@"s %@,retainCount=%d",s==nil?@"is nil":@"is not nil",[s retainCount]);//s is nil,retainCount=0

所以千万别用if (x == nil) 或 if ([x retainCount]==0)来判断对象是否被销毁，除非你每次销毁对象后，手动显式将其赋值为nil

2、复杂情况

上面的示例过于简章，只有一个类自己独耍，如果有多个类，且相互之间有联系时，情况要复杂一些。下面我们设计二个类Shoe和Man（即“鞋子类”和”人“），每个人都要穿鞋，所以Man与Shoe之间应该是Man拥有Shoe的关系。

Shoe.h接口定义部分

#import <Foundation/Foundation.h>


@interface Shoe : NSObject {
        NSString* _shoeColor;
        int _shoeSize;
}

//鞋子尺寸
-(void) setSize:(int) size;
-(int) Size;

//鞋子颜色
-(void) setColor:(NSString*) color;
-(NSString*) Color;

//设置鞋子的颜色和尺码
-(void) setColorAndSize:(NSString*) pColor shoeSize:(int) pSize;

@end

Shoe.m实现部分

//
//  Shoe.m
//  MemoryManage_1
//
//  Created by jimmy.yang on 11-2-19.
//  Copyright 2011 __MyCompanyName__. All rights reserved.
//

#import "Shoe.h"


@implementation Shoe

//构造函数
-(id)init
{
        if (self=[super init]){
                _shoeColor = @"black";
                _shoeSize = 35;
        }
        NSLog(@"一双 %@ %d码 的鞋子造好了！",_shoeColor,_shoeSize);
        return (self);
}

-(void) setColor:(NSString *) newColor
{
        _shoeColor = newColor;
}

-(NSString*) Color
{
        return _shoeColor;
}

-(void) setSize:(int) newSize
{
        _shoeSize = newSize;
}       

-(int) Size
{
        return _shoeSize;
}

-(void) setColorAndSize:(NSString *)color shoeSize:(int)size
{
        [self setColor:color];
        [self setSize:size];
}


//析构函数
-(void) dealloc
{
        NSLog(@"%@ %d码的鞋子正在被人道毁灭！",_shoeColor,_shoeSize);
        [super dealloc];
}


@end

Man.h定义部分

//
//  Man.h
//  MemoryManage_1
//
//  Created by jimmy.yang on 11-2-20.
//  Copyright 2011 __MyCompanyName__. All rights reserved.
//

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Shoe.h"


@interface Man : NSObject {
        NSString *_name;
        Shoe *_shoe;
}


-(void) setName:(NSString*) name;
-(NSString*)Name;

-(void) wearShoe:(Shoe*) shoe;
@end

Man.m实现部分

//
//  Man.m
//  MemoryManage_1
//
//  Created by jimmy.yang on 11-2-20.
//  Copyright 2011 __MyCompanyName__. All rights reserved.
//

#import "Man.h"


@implementation Man

//构造函数
-(id)init
{
        if (self=[super init]){
                _name = @"no name";
        }
        NSLog(@"新人\"%@\"出生了！",_name);
        return (self);
}


-(void) setName:(NSString *)newName
{
        _name =newName;
}

-(NSString*)Name
{
        return _name;
}

-(void) wearShoe:(Shoe *)shoe
{
        _shoe = shoe;
}

//析构函数
-(void) dealloc
{
        NSLog(@"\"%@\"要死了！ ",_name);
        [super dealloc];
}
        
@end

main函数调用

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Shoe.h"
#import "Man.h"

int main (int argc, const char * argv[]) {      
        
        Man *jimmy = [Man new];
        [jimmy setName:@"Jimmy"];
        
        
        Shoe *black40 =[Shoe new];
        [black40 setColorAndSize:@"Black" shoeSize:40];
        
        [jimmy wearShoe:black40];
        
        [jimmy release];
        [black40 release];
        
        return 0;
    
}

2011-02-23 13:05:50.550 MemoryManage[253:a0f] 新人"no name"出生了！

2011-02-23 13:05:50.560 MemoryManage[253:a0f] 一双 black 35码 的鞋子造好了！

2011-02-23 13:05:50.634 MemoryManage[253:a0f] "Jimmy"要死了！

2011-02-23 13:05:50.636 MemoryManage[253:a0f] Black 40码的鞋子正在被人道毁灭！

以上是输出结果，一切正常，jimmy与black40占用的资源最终都得到了释放。但是有一点不太合理，既然鞋子(black40)是属于人(jimmy)的，为什么人死了（即:[jimmy release]），却还要main函数来责任烧掉他的鞋子？(即：main函数中还是单独写一行[black40 release]) 貌似人死的时候，就连带自上的所有东西一并带走，这样更方便吧。

ok，我们来改造一下Man.m中的dealloc()方法，改成下面这样：

//析构函数
-(void) dealloc
{
        NSLog(@"\"%@\"要死了！ ",_name);
        [_shoe release];//这里释放_shoe
        [super dealloc];
}

即：在Man被销毁的时候，先把_shoe给销毁。这样在main()函数中，就不再需要单独写一行[black40 release]来释放black40了.

现在又有新情况了：jimmy交了一个好朋友mike，二人成了铁哥们，然后jimmy决定把自己的鞋子black40，跟mike共同拥有，于是main函数就成了下面这样：

int main (int argc, const char * argv[]) {     
        
        Man *jimmy = [Man new];
        [jimmy setName:@"Jimmy"];       
        
        Shoe *black40 =[Shoe new];
        [black40 setColorAndSize:@"Black" shoeSize:40];
        
        [jimmy wearShoe:black40];
        
        Man *mike = [Man new];
        [mike setName:@"mike"];
        [mike wearShoe:black40];//mike跟jimmy，现在共同拥有一双40码黑色的鞋子
        
        [jimmy release];
        [mike release]; 
        
    return 0;
}

麻烦来了：jimmy在挂掉的时候(即[jimmy release]这一行)，已经顺手把自己的鞋子也给销毁了(也许他忘记了mike也在穿它)，然后mike在死的时候，准备烧掉自已的鞋子black40，却被告之该对象已经不存在了。于是程序运行报错：

Running…

2011-02-23 13:38:53.169 MemoryManage[374:a0f] 新人"no name"出生了！

2011-02-23 13:38:53.176 MemoryManage[374:a0f] 一双 black 35码 的鞋子造好了！

2011-02-23 13:38:53.177 MemoryManage[374:a0f] 新人"no name"出生了！

2011-02-23 13:38:53.179 MemoryManage[374:a0f] "Jimmy"要死了！

2011-02-23 13:38:53.181 MemoryManage[374:a0f] Black 40码的鞋子正在被人道毁灭！

2011-02-23 13:38:53.183 MemoryManage[374:a0f] "mike"要死了！

Program received signal: “EXC_BAD_ACCESS”.

sharedlibrary apply-load-rules all

(gdb)

上面红色的部分表示程序出错了：Bad_Access也就是说访问不存在的地址。

最解决的办法莫过于又回到原点，Man.m的dealloc中不连带释放Shoe实例，然后把共用的鞋子放到main函数中，等所有人都挂掉后，最后再销毁Shoe实例，但是估计main()函数会有意见了：你们二个都死了，还要来麻烦我料理后事。

举这个例子无非就是得出这样一个原则：对于new出来的对象，使用retain造成的影响一定要运用相应的release抵消掉，反之亦然，否则，要么对象不会被销毁，要么过早销毁导致后面的非法引用而出错。

下一回，我们来看看如何用自动释放池来换一个方式来处理引用计数。