# Objective-C ARC 模式 ## 简介自动引用计数（ARC）是 Objective-C 的内存管理系统，它在编译时自动插入保留和释放调用。 ARC 消除了大多数手动内存管理，同时提供确定性内存行为并防止常见内存错误，例如释放后使用和双重释放。与垃圾回收不同，ARC 在引用计数达到零时提供立即释放，使其适合 iOS 等资源受限的环境。了解 ARC 的所有权规则、限定符和模式对于编写内存安全的 Objective-C 代码和避免循环引用至关重要。该技能涵盖强引用和弱引用、所有权限定符、保留周期、Core Foundation 桥接以及基于 ARC 的内存管理的最佳实践。 ## 强引用和弱引用强引用维护对象的所有权并防止释放，而弱引用观察对象而不阻止释放。 // 强引用（默认） @接口人：NSObject @property (非原子，强) NSString *name; @property（非原子，强）NSArray *friends； @property（非原子，强）UIImage *照片； @结束 @实施人 @结束 // 弱引用 @interfaceViewController：UIViewController @property（非原子，弱）id 委托； @property（非原子，弱）IBOutlet UILabel *nameLabel; @结束 @实现ViewController @结束 @protocol ViewControllerDelegate - (void)viewControllerDidFinish:(ViewController *)控制器； @结束 // 使用强和弱无效强弱示例（无效）{ Person *person = [[Person alloc] init]; person.name = @"爱丽丝"; // 对 NSString 的强引用 __weak 人 *weakPerson = 人; // 弱引用 NSLog(@"弱者：%@",weakPerson.name); 人=零； // 人员释放 NSLog(@"nil 之后：%@",weakPerson); //weakPerson 现在为零 } // 无主引用 (unsafe_unretained) @接口NodeOld：NSObject @property（非原子，unsafe_unretained）NodeOld *parent； @property (非原子，强) NSArray *children; @结束 @实现节点旧 @结束 // 弱与无主 @接口注释旧：NSObject @property (非原子，强) NSString *text; @property（非原子，弱）PostOld *post; // 弱：可以为 nil @结束 @interface PostOld : NSObject @property (非原子，强) NSArray *comments; @结束 @实现评论旧 @结束 @实现PostOld @结束 // 块中的强捕获无效块捕获示例（无效）{ Person *person = [[Person alloc] init]; person.name = @“鲍勃”; // 强捕获无效（^强块）（无效）= ^{ NSLog(@"%@", person.name); // 强烈捕捉人物 }; // 弱捕获以避免循环引用 __weak 人 *weakPerson = 人; 无效（^weakBlock）（无效）= ^{ NSLog(@"%@",weakPerson.name); // 弱捕获 }; 强块（）；弱块(); } 强引用会增加保留计数，而弱引用在对象释放时会自动设置为 nil，以防止悬空指针。 ## 保留循环并打破它们当对象相互持有强引用时，就会发生保留循环，从而阻止释放。打破循环需要弱引用或无主引用。 // 保留循环示例 @interface父级：NSObject @property (非原子，强) NSArray *children; @结束 @interface子：NSObject @property（非原子，弱）父*父； // 弱打破循环 @property (非原子，强) NSString *name; @结束 @实现父级 - (void)dealloc { NSLog(@"父级释放"); } @结束 @实现子级 - (void)dealloc { NSLog(@"子进程被释放"); } @结束无效 noCycleExample(无效) { 父 *parent = [[父分配] init]; 子 *child = [[子分配] init]; 孩子.name = @“爱丽丝”; 孩子.父母=父母; // 弱引用父级.子级 = @[子级]; // 强引用 // 当父级超出范围时，两者都释放 } // 没有循环的委托模式 @protocol DataSourceDelegate - (void)dataSourceDidUpdate:(id)源； @结束 @接口数据源：NSObject @property（非原子，弱）id 委托； - (void)获取数据； @结束 @实现数据源 - (void)fetchData { // 获取数据 [self.delegate dataSourceDidUpdate:self]; } - (void)dealloc { NSLog(@"数据源已释放"); } @结束 // 阻止循环引用 @interface网络管理器：NSObject @property (非原子，强) NSString *baseURL; - (void)fetchDataWithCompletion:(void (^)(NSData *data))完成； @结束 @实现网络管理器 - (void)fetchDataWithCompletion:(void (^)(NSData *))完成 { // 模拟异步工作调度_异步（调度_获取_全局_队列（ DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{ NSData *data = [@"response" dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding]; dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{ 完成（数据）； }); }); } - (void)dealloc { NSLog(@"NetworkManager 已释放"); } @结束 // 通过弱强舞蹈避免块循环 @接口ViewController2：UIViewController @property（非原子，强）NetworkManager *networkManager； @结束 @实现ViewController2 - (void)加载数据{ __weak typeof(self)weakSelf = self; [self.networkManager fetchDataWithCompletion:^(NSData *data) { __strong typeof(weakSelf)strongSelf =weakSelf; if (!strongSelf) 返回； // 安全地使用strongSelf NSLog(@"加载的数据：%@",strongSelf.view); }]; } - (void)dealloc { NSLog(@"ViewController2 已释放"); } @结束 // 观察者模式循环 @接口可观察：NSObject @property（非原子，强）NSMutableArray *observers； - (void)addObserver:(id)观察者； - (void)removeObserver:(id)观察者； - (void)notifyObservers; @结束 @实现可观察 - (实例类型)init { self = [超级初始化]; 如果（自我）{ _observers = [NSMutableArray 数组]; } 返回自我； } - (void)addObserver:(id)观察者 { // 使用 NSPointerArray 进行弱引用 [self.observers addObject:[NSValue valueWithPointer:(__bridge void *)observer]]; } - (void)removeObserver:(id)观察者 { [self.observers removeObject:[NSValue valueWithPointer:(__bridge void *)observer]]; } - (void)notifyObservers { for (NSValue *self.observers 中的值) { id 观察者 = (__bridge id)(void *)[值指针Value]; 如果（观察者）{ // 通知观察者 } } } @结束始终对委托、父指针和观察者使用弱引用来打破保留循环。使用区块中的弱-强舞蹈来安全地进行自我访问。 ## 所有权资格 ARC 提供了所有权限定符，可以显式控制变量和属性的内存管理行为。 // 财产所有权限定词 @interface容器：NSObject // 强：对象指针的默认值 @property（非原子，强）id StrongProperty； // 弱：不阻止释放 @property（非原子，弱）idweakProperty； // 复制：创建对象的副本 @property (非原子，复制) NSString *name; @property（非原子，复制）NSArray *items； // 赋值：对于非对象类型 @property（非原子，分配）NSInteger 计数； @property（非原子，分配）CGFloat 值； // Unsafe_unretained: 没有 nil 的弱 @property（非原子，unsafe_unretained）id unsafeProperty； @结束 @实现容器 @结束 // 变量限定符无效限定符示例（无效）{ // __strong: 默认限定符 __strong NSString *strongString = @"你好"; // __weak: 弱引用 __weak NSString *weakString = StrongString; // __unsafe_unretained：非托管弱 __unsafe_unretained NSString *unsafeString = StrongString; // __autoreleasing: 用于输出参数 NSError * __autoreleasing 错误； } // 复制属性行为 @interface消息：NSObject @property (非原子，复制) NSString *text; @property（非原子，复制）NSArray *recipients； @结束 @实现消息 @结束无效copyPropertyExample（无效）{ 消息 *message = [[消息分配] init]; NSMutableString *mutableText = [NSMutableString stringWithString:@"Hello"]; message.text = 可变文本； // 复制制作 [mutableTextappendString:@"世界"]; NSLog(@"消息文本：%@", message.text); // 还是“你好” NSLog(@"可变文本：%@", mutableText); //“你好世界” } // 自动释放参数 BOOL loadData(NSData **outData, NSError **outError) { 如果（输出数据）{ *outData = [@"data" dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding]; } 返回是； } 无效自动释放示例（无效）{ NSData *数据； NSError *错误； if (loadData(&data, &error)) { NSLog(@"已加载：%@", data); } 否则{ NSLog(@"错误：%@"，错误); } } // 属性属性组合 @interface配置对象：NSObject // 只读强 @property (非原子、强、只读) NSString *identifier; // 读写副本 @property (非原子，复制，读写) NSString *name; // 弱可为空 @property（非原子、弱、可为空） id 委托； // 强非空 @property (非原子、强、非空) NSArray *items; @结束 @实现配置对象 @结束为接受可变类型（如 NSMutableString 或 NSMutableArray）的属性选择“复制”，以防止意外突变。 ## 核心基础桥接 Core Foundation 对象需要显式内存管理和桥接才能与 ARC 管理的 Objective-C 对象正常工作。 // 使用 __bridge 进行免费桥接无效桥接示例（无效）{ NSString *nsString = @"你好"; // 桥接CF而不传输 CFStringRef cfString = (__bridge CFStringRef)nsString; // nsString 保留所有权 // 桥接回 NS NSString *nsString2 = (__bridge NSString *)cfString; } // 将所有权转移给CF 无效bridgeRetainExample（无效）{ NSString *nsString = @"你好"; // 将所有权转移给CF CFStringRef cfString = (__bridge_retained CFStringRef)nsString; // 必须手动CFRelease // 使用cfString CFIndex 长度 = CFStringGetLength(cfString); NSLog(@"长度：%ld", (long)length); // 手动释放 CFRelease(cfString); } // 从CF转移所有权无效桥传输示例（无效）{ // 创建CF对象（拥有） CFMutableStringRef cfString = CFStringCreateMutable(NULL, 0); CFStringAppend(cfString, CFSTR("你好")); // 传输到ARC NSMutableString *nsString = (__bridge_transfer NSMutableString *)cfString; // ARC 现在拥有，不需要 CFRelease [nsString appendString:@"世界"]; NSLog(@"%@", nsString); } // 使用 CF 集合无效 cfCollectionExample(无效) { // 创建CF数组 CFArrayRef cfArray = CFArrayCreate( 空， (const void *[]){@"A", @"B", @"C"}, 3、 &kCFTypeArrayCallBacks ）； // 桥接到 NSArray NSArray *nsArray = (__bridge_transfer NSArray *)cfArray; NSLog(@"数组：%@", nsArray); } // CF 属性列表无效cfPropertyListExample（无效）{ NSDictionary *dict = @{@"key": @"value"}; // 转换为CF CFPropertyListRef plist = (__bridge_retained CFPropertyListRef)dict; // 写入文件 CFURLRef url = (__bridge CFURLRef)[NSURL fileURLWithPath:@"/tmp/test.plist"]; CFPropertyListWrite(plist, url, kCFPropertyListXMLFormat_v1_0, 0, NULL); CFRelease(plist); } // 处理CF回调 void myCFArrayApplierFunction(const void *value, void *context) { NSString *string = (__bridge NSString *)value; NSLog(@"值：%@"，字符串); } 无效 cfCallbackExample(void) { CFArrayRef cfArray = (__bridge CFArrayRef)@[@"A", @"B", @"C"]; CFArrayApplyFunction( cfArray, CFRangeMake(0, CFArrayGetCount(cfArray)), myCFArrayApplierFunction，空值）； } 临时桥接使用`__bridge`，传输到CF时使用`__bridge_retained`，从CF传输到ARC时使用`__bridge_transfer`。 ## ARC 和 C 结构将 ARC 对象与 C 结构混合时，需要对结构中的对象指针进行显式内存管理。 // 带有对象指针的结构体类型定义结构{ __unsafe_unretained NSString *名称; NSInteger 年龄； } PersonStruct; 无效结构示例（无效）{ Person结构人； person.name = @"爱丽丝"; // 必须使用__unsafe_unretained 人.年龄 = 30; NSLog(@"人: %@, %ld", person.name, (long)person.age); } // 更好：使用 Objective-C 类代替 @interface PersonData : NSObject @property (非原子，强) NSString *name; @property（非原子，分配）NSInteger年龄； @结束 @实现PersonData @结束 // 手动内存管理的结构 typedef 结构 PersonStructManual { CFStringRef 名称； // 使用 CF 类型保留所有权 NSInteger 年龄； PersonStruct手册； PersonStructManual createPerson(NSString *name, NSInteger 年龄) { PersonStruct手动人； person.name = CFBridgingRetain(name); // 手动保留人.年龄=年龄；返回人； } void releasePerson(PersonStructManual person) { CFRelease(人名); // 手动释放 } 无效手册StructExample（无效）{ PersonStructManual person = createPerson(@"Bob", 25); // 使用人释放人（人）； } // 结构体中的对象数组类型定义结构{ __unsafe_unretained NSArray *items; NSInteger 计数； } 容器结构； // 替代方案：使用指向对象的指针类型定义结构{ 无效*项目； // 需要时桥接 NSArray NSInteger 计数； } ContainerStructPointer; 无效指针结构示例（无效）{ NSArray *array = @[@1, @2, @3]; ContainerStructPointer 容器；容器.items = (__bridge void *)array; 容器.count = 数组.count; // 检索 NSArray *检索= (__bridge NSArray *)container.items; NSLog(@"项目：%@"，已检索); } 避免将 ARC 管理的对象存储在 C 结构中。请改用 Objective-C 类或 CF 类型进行手动管理。 ## 自动释放池自动释放池管理通过便捷方法创建的临时对象，并防止循环中内存累积。 // main 中的隐式自动释放池 int main(int argc, char *argv[]) { @autoreleasepool { 返回 UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate 类])); } } // 循环中的显式自动释放池无效 processLargeDataset(void) { NSArray *items = /* 大数组 */; for (items 中的 id item) { @autoreleasepool { // 每次迭代释放的临时对象 NSString *processed = [项目描述]; NSData *data = [处理后的数据UsingEncoding:NSUTF8StringEncoding]; // 数据和处理在迭代结束时释放 } } } // 没有自动释放池（内存积累）无效无效循环（无效）{ for (NSInteger i = 0; i < 1000000; i++) { NSString *string = [NSString stringWithFormat:@"Number %ld", (long)i]; // 字符串直到外部池结束才被释放 } } // 使用自动释放池（每次迭代释放内存）无效有效循环（无效）{ for (NSInteger i = 0; i < 1000000; i++) { @autoreleasepool { NSString *string = [NSString stringWithFormat:@"Number %ld", (long)i]; // 每次迭代结束时释放的字符串 } } } // 嵌套自动释放池无效嵌套池（无效）{ @autoreleasepool { NSString *outer = @"outer"; @autoreleasepool { NSString *inner = [NSString stringWithFormat:@"%@inner",outer]; // 当内部池耗尽时内部被释放 } // 当外层池耗尽时，外层被释放 } } // 后台线程池无效背景工作（无效）{ 调度_异步（调度_获取_全局_队列（ DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{ @autoreleasepool { // 后台工作 NSString *结果 = [NSString stringWithFormat:@"结果"]; NSLog(@"%@", 结果); } }); } 在紧密循环中使用显式自动释放池，创建许多临时对象，以防止自动释放池耗尽之间的内存增长。 ## 最佳实践 1. **对委托和父引用使用weak**来打破常见委托和分层模式中的保留循环 2. **在捕获自身时应用弱-强舞蹈**以防止循环，同时确保执行期间的安全访问 3. **为可变类型属性选择副本**（例如 NSString 和 NSArray），以防止调用者发生意外突变 4. **使用 nullable/nonnull 明确注释可空性**，以提高 API 清晰度和 Swift 互操作性 5. **在循环中使用自动释放池**创建临时对象以防止长时间运行的迭代中内存累积 6. **使用适当的限定符明确桥接 CF 类型，以管理 ARC 和手动引用计数之间的所有权转移 7. **避免在 C 结构中存储对象**，因为 ARC 无法管理它们；使用 Objective-C 类或 CF 类型代替 8. **在弱引用后检查 nil** 因为当引用的对象释放时它们随时可能变为 nil 9. **在维护观察者或委托集合时使用 NSPointerArray 进行弱集合**以防止循环 10. **使用 Instruments 进行分析**以检测保留周期、内存泄漏和过多的自动释放对象创建 ## 常见陷阱 1. **使用强委托创建保留周期**会导致内存泄漏；始终使用weak作为委托属性 2. **在块中强捕获自我**而没有弱会在块存储在属性中时创建循环 3. **在弱强舞蹈中忘记强引用**允许自我在块执行期间解除分配 4. **对父指针使用强**创建双向强引用并防止释放 5. **不使用 NSString 属性的副本**允许调用者传递可变字符串并稍后修改它们 6. **错误地桥接 CF 类型**会导致过度释放或泄漏，具体取决于所有权转移方向 7. **在 C 结构中存储 ARC 对象** 会导致过早释放或崩溃，因为 ARC 无法跟踪它们 8. **创建没有失效的 NSTimer** 强烈保留目标并防止释放直到失效 9. **紧密循环中缺少自动释放池**会导致内存增长和内存压力造成的潜在崩溃 10. **使用unsafe_unretained而不是weak**会创建悬空指针，在释放后访问时会崩溃 ## 何时使用此技能在为 iOS、macOS、watchOS 或 tvOS 编写 Objective-C 代码时使用 ARC 模式，以确保内存安全的应用程序，而无需手动保留/释放调用。在实现可能创建保留周期的委托、观察者或回调时，应用弱引用和弱-强舞蹈。与 Core Foundation、Core Graphics 或其他使用手动引用计数的基于 C 的框架交互时，采用适当的桥接。在处理大型数据集、导入数据或执行在循环中创建许多临时对象的其他操作时，请利用自动释放池。设计公共 API 时使用适当的所有权限定符，以便向客户端清楚地传达内存管理期望。 ## 资源 * [过渡到 ARC 发行说明]() * [高级内存管理编程指南]() * [使用 Objective-C]() * [仪器用户指南]() * [核心基础设计概念]()

Objective-C ARC 模式

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