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内存管理

问题​

OC 的内存管理机制经历了哪些演变？ARC 的工作原理是什么？Autorelease Pool 的作用和时机？

答案​

MRC 到 ARC 的演变​

MRCARC
全称Manual Reference CountingAutomatic Reference Counting
管理方式手动 retain/release编译器自动插入 retain/release
引入版本iOS 2iOS 5
引用计数手动维护编译器 + Runtime 维护
dealloc 调用[super dealloc]不需要调 super

引用计数原理​

// MRC 时代
NSObject *obj = [[NSObject alloc] init]; // retainCount = 1
[obj retain];                             // retainCount = 2
[obj release];                            // retainCount = 1
[obj release];                            // retainCount = 0 → dealloc

引用计数存储位置：

  • retainCount < 某阈值：存在 isa 指针的 extra_rc 位域中（nonpointer isa）
  • retainCount 过大时：溢出部分存到 SideTable 的 refcnts 哈希表中

ARC 规则​

ARC 是编译器特性，在编译时自动插入内存管理代码：

// 你写的代码
- (void)viewDidLoad {
    NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
    self.myObj = obj;
}

// ARC 编译器实际生成的（伪代码）
- (void)viewDidLoad {
    NSObject *obj = [[NSObject alloc] init]; // +1
    [self.myObj release];  // 旧值 -1
    [obj retain];          // 新值 +1
    self.myObj = obj;
    [obj release];         // 局部变量出作用域 -1
}

属性内存管理修饰符​

修饰符引用计数使用场景
strong+1默认，强引用持有对象
weak不变避免循环引用（delegate 等）
assign不变基本类型（int、BOOL 等）
copy+1（拷贝副本）NSString、Block
unsafe_unretained不变类似 weak 但不置 nil

weak 的实现原理​

weak 置 nil 过程
  1. 对象引用计数变为 0，调用 dealloc
  2. Runtime 从 SideTable 的 weak_table 中找到所有指向该对象的 weak 指针
  3. 将这些指针全部置为 nil
  4. 从 weak_table 中移除记录

Autorelease Pool​

// 使用场景：延迟释放
- (NSString *)fullName {
    NSString *result = [NSString stringWithFormat:@"%@ %@",
                        self.firstName, self.lastName];
    // result 被 autorelease，调用者可以安全使用
    return result;
}

// 自定义 Autorelease Pool
@autoreleasepool {
    for (int i = 0; i < 100000; i++) {
        NSString *str = [NSString stringWithFormat:@"%d", i];
        // str 在 @autoreleasepool 结束时释放
        // 避免内存峰值过高
    }
}

Autorelease Pool 的底层：

  • 底层结构是 AutoreleasePoolPage（双向链表）
  • 每个 page 4096 字节
  • @autoreleasepool {} 对应 push() / pop() 操作
  • RunLoop 每次循环结束会 pop 并 push 新的 pool

RunLoop 与 Autorelease 的关系​

常见面试问题​

Q1: ARC 下还会有内存泄漏吗？​

答案：会。ARC 管理的是引用计数，以下情况仍会泄漏：

  1. 循环引用：A → B → A（需用 weak 打破）
  2. Block 循环引用：self → block → self
  3. NSTimer 强引用：target 被强引用导致 VC 无法释放
  4. Delegate 设为 strong
  5. Core Foundation 对象：CF 对象不受 ARC 管理，需要手动 CFRelease
  6. C 语言 malloc：需手动 free

Q2: weak 和 assign 的区别？​

答案：

weakassign
适用范围OC 对象基本类型或对象
对象释放后自动置 nil指针不变（野指针）
性能开销略高（维护 weak 表）无额外开销

用 assign 修饰对象会导致野指针崩溃，所以对象应该用 weak。

Q3: 什么时候需要手动创建 @autoreleasepool？​

答案：

// 1. 大量临时对象的循环
for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
    @autoreleasepool {
        NSString *str = [NSString stringWithFormat:@"%d", i];
        // 每次循环结束就释放，避免内存飙升
    }
}

// 2. 非主线程（没有默认 RunLoop 的 Autorelease Pool）
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
    @autoreleasepool {
        // 后台线程操作
    }
});

Q4: retain/release 的底层实现？​

答案：

引用计数存储在两个地方（nonpointer isa 优化）：

  • isa 的 extra_rc 位域：存储额外引用计数（8 位或 19 位，取决于架构）
  • SideTable 的 refcnts：extra_rc 溢出时，一半转存到 SideTable

retain 操作：先尝试对 isa 的 extra_rc 做原子 +1，溢出则转存到 SideTable。 release 操作：先尝试对 extra_rc 做原子 -1，如果为 0 则检查 SideTable，引用计数归 0 触发 dealloc。

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