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转自http://www.cocoachina.com/applenews/devnews/2013/1209/7497.html

ARC是一个编译器特征,它提供了对OC对象自动管理内存。ARC让开发者专注于感兴趣的代码和对象的关系,而不用考虑对象的retain和release。
 
 
概要
ARC在编译时期添加代码,保证对象可用。概念上说,ARC遵循手动引用计数的规则,替开发者,在编译时期添加合适的代码。
 
Xcode4.2(Mac OS 10.6、10.7和iOS4和iOS5)支持ARC,弱引用在10.6和iOS4上不支持。
 
Xcode提供了一个工具:自动机械得转化为ARC(比如移除retain和release的调用),并帮助开发者解决不能自动迁移的问题。迁移工具将所有文件转化成ARC,开发者也可以对单个文件实施ARC,方便于开发者对某些文件手动引用计数。
 
ARC概要
ARC评估了对象的生命周期,并自动插入合适的代码在编译时期,从而代替开发者不得不考虑何时需要retain、release和autolease。同编译器替开发者,生成合适的dealloc方法。一般来说,当开发者需要在手动引用计数和ARC配合使用时候,使用传统ARC的Cocoa命名惯例是很重要的。
 
一个正确的完整的Person类如下:
 
  1. @interface Person : NSObject   
  2. @property NSString *firstName;   
  3. @property NSString *lastName;   
  4. @property NSNumber *yearOfBirth;   
  5. @property Person *spouse;   
  6. @end   
  7.     
  8. @implementation Person   
  9. @end   
 
对象的属性默认是strong;strong属性在 “ARC Introduces New Lifetime Qualifiers.”有描述
 
  1. - (void)contrived {   
  2.     Person *aPerson = [[Person alloc] init];   
  3.     [aPerson setFirstName:@"William"];   
  4.     [aPerson setLastName:@"Dudney"];   
  5.     [aPerson setYearOfBirth:[[NSNumber alloc] initWithInteger:2011]];   
  6.     NSLog(@"aPerson: %@", aPerson);   
  7. }   
 
ARC掌管了内存管理,所以Person和NSNumber不会泄露。
 
开发者还可以安全得实现Person类的方法takeLastNameFrom:
 
  1. - (void)takeLastNameFrom:(Person *)person {   
  2.     NSString *oldLastname = [self lastName];   
  3.     [self setLastName:[person lastName]];   
  4.     NSLog(@"Lastname changed from %@ to %@", oldLastname, [self lastName]);   
  5. }   
 
ARC确保oldLastName在NSLog之前不会被销毁。
 
ARC执行了新的规则
ARC执行了一些新的规则,是其他编译模式没有的。这个规则是:致力于提供一个安全可靠的内存管理模式。在某些情况下,他们只是执行最佳实践;某些情况,他们简化你的代码或者处理那没明显的不需要内存问题。如果你违反这些规则,立即得到一个编译错误,而不会在运行显示一个微妙的bug。
 
● 开发者不能显示调用dealloc;不能实现和调用retain、release、retainCount和autorelease。
禁止使用@selector(retain),@selector(release)等等。
开发者仍可以实现dealloc方法,如果你想管理资源而不是变量。开发者不能release变量,但是可以调用[systemClassInstance setDelegate:nil]在系统类上,或者其他不是用ARC编译的代码上。
ARC中自定义的dealloc方法,不需要调用[super dealloc](其实这样做就会导致编译错误),编译器会强制自动链接到父类。
开发者仍可以对Core Foundation-style对象,使用CFRetain,CFRelease和其他相关方法。
 
● 不能使用NSAllocateObject或者NSDeallocateObject。开发者创建对象使用alloc,运行时环境负责销毁对象。
 
● 在C数据结构中,不能使用对象指针。可以使用OC类来代替C的struct
 
● id和void*没有自动转换.
开发者必须使用特殊的类型转化.开发者需要通过函数参数传递,在OC对象和Core Foundation之间做类型转换。
 
● 开发者不能使用NSAutoreleasePool对象。ARC下使用@autoreleasepool,它比NSAtuoreleasePool更有效率。
 
● 开发者不能使用内存zones。不用再使用NSZone了。他们已经被现代的OC运行环境给忽略了。
 
为了配合手动引用计数,ARC的方法命名有限制:
● 访问器方法不能已new开头,反过来就是:开发者不能声明一个已new开头的属性,除非你给你指定一个getter
 
  1. // 不正确:   
  2. @property NSString *newTitle;   
  3.     
  4. // 正确:   
  5. @property (getter=theNewTitle) NSString *newTitle;   
 
ARC引入了新的Lifetime修饰符。
 
ARC引入几个新的修饰符和弱(weak)引用。弱引用不会延伸到对象生命周期,并自动设置为nil,当该对象没有任何的强引用的时候。
 
开发者需要使用这些修饰来管理对象图。通常ARC不对循环引用做警告。谨慎得使用弱引用可以保证不会循环引用。
 
Property属性
weak和strong关键字作为新的property属性被引入,例如:
 
  1. // The following declaration is a synonym for: @property(retain) MyClass *myObject;   
  2. @property(strong) MyClass *myObject;   
  3.     
  4. // The following declaration is similar to "@property(assign) MyClass *myObject;"   
  5. // except that if the MyClass instance is deallocated,   
  6. // the property value is set to nil instead of remaining as a dangling pointer.   
  7. @property(weak) MyClass *myObject;   
 
ARC下,strong是默认property属性
 
变量的修饰符
开发者使用下面得lifetime修饰。
__strong
__weak
__unsafe_unretained
__autoreleasing
 
● 默认是__strong。只要对象还有强引用,该对象“活着”。
● __weak不保留对象,只是简单引用。weak对象将被设置nil,当对象没有任何强引用的时候。
● __unsafe_unretained 不保留对象,只是简单引用。但是不设置为nil,当对象没有任何强引用得时候。如果对象被销毁,__unsafe_unretained的对象将会野指针。
● __autoreleasing 用于标识id*的引用参数,或者需要自动释放的返回的对象。
 
开发者需要正确修饰变量。使用下面的格式来修饰变量声明。
 
类名*  修饰  变量名
例如:
 
  1. MyClass * __weak myWeakReference;   
  2. MyClass * __unsafe_unretained myUnsafeReference;   
 
其他的变种在技术上是不正确的,但可能可以通过编译。了解更多http://cdecl.org/
 
在栈上小心使用__weak。考虑下面的代码:
  1. NSString * __weak string = [[NSString alloc] initWithFormat:@"First Name: %@", [self firstName]];   
  2. NSLog(@"string: %@", string);   
尽管string在初始化后被使用了。但是,由于在赋值的时候没有强引用;因此它将立即被销毁。
 
开发者同样需要注意传递引用的地方,例如下面的代码:
  1. NSError *error;   
  2. BOOL OK = [myObject performOperationWithError:&error];   
  3. if (!OK) {   
  4.     // Report the error.   
  5.     // ...   
 
然而,这种错误是隐含的。
  1. NSError * __strong e;   
并且声明的方法可能是下面这样:
  1. -(BOOL)performOperationWithError:(NSError * __autoreleasing *)error;   
编译器将重写代码:
  1. NSError * __strong error;   
  2. NSError * __autoreleasing tmp = error;   
  3. BOOL OK = [myObject performOperationWithError:&tmp];   
  4. error = tmp;   
  5. if (!OK) {   
  6.     // Report the error.   
  7.     // ...   
本地变量声明(__strong)和参数(__autoreleasing)导致编译器创建临时变量。当开发者对__strong对象取地址,将参数声明为id __strong*,就得到原始的指针。或者开发者可以将变量声明为__autoreleasing
 
使用Lifetime修饰符,避免循环引用
 
开发者可以通过lifetime修饰符来避免循环引用。例如,如果你有一个对象图(关于父-子继承)。并且父类需要引用子类,相反子类也要用。这时候,开发者把parent-to-child写做strong并把child-to-parent关系写作weak。其他情况可能有些麻烦,特别是调用block变量的时候。
 
手动引用计数模式下,__block id x 这样的写法,不会对x进行retain。在ARC模式,__block id x;默认retain x(就像其他变量一样)。如果想在ARC模式下,得到手动引用计数的效果,开发者可以使用__unsafe_unretained __block id x。顾名思义,__unsafe_unretained __block id x是危险的(因为他可能导致野指针)因此也不建议使用。好的解决方案是:使用__weak或者将__block的值设置为nil,来打断retain循环。
下面的代码段展示了如何使用手动引用计数
  1. MyViewController *myController = [[MyViewController alloc] init…];   
  2. // ...   
  3. myController.completionHandler =  ^(NSInteger result) {   
  4.    [myController dismissViewControllerAnimated:YES completion:nil];   
  5. };   
  6. [self presentViewController:myController animated:YES completion:^{   
  7.    [myController release];   
  8. }];   
正如说的那样,开发者可以使用__block修饰符并且设置myController变量为nil,在完成处理的时候。
  1. MyViewController * __block myController = [[MyViewController alloc] init…];   
  2. // ...   
  3. myController.completionHandler =  ^(NSInteger result) {   
  4.     [myController dismissViewControllerAnimated:YES completion:nil];   
  5.     myController = nil;   
  6. };   
或者,你可以使用临时的__weak变量。下面是一个简单的实现
  1. MyViewController *myController = [[MyViewController alloc] init…];   
  2. // ...   
  3. MyViewController * __weak weakMyViewController = myController;   
  4. myController.completionHandler =  ^(NSInteger result) {   
  5.     [weakMyViewController dismissViewControllerAnimated:YES completion:nil];   
  6. };   
对于non-trivial循环,开发者应该使用下面代码:
 
  1. MyViewController *myController = [[MyViewController alloc] init…];   
  2. // ...   
  3. MyViewController * __weak weakMyController = myController;   
  4. myController.completionHandler =  ^(NSInteger result) {   
  5.     MyViewController *strongMyController = weakMyController;   
  6.     if (strongMyController) {   
  7.         // ...   
  8.         [strongMyController dismissViewControllerAnimated:YES completion:nil];   
  9.         // ...   
  10.     }   
  11.     else {   
  12.         // Probably nothing...   
  13.     }   
  14. };   
 
在某些情况,开发者使用__unsafe_unretained,如果类本身不是__weak修饰。然而,这样将变得不切合实际了,因为它可能很难或者不可能去验证:__unsafe_unretained的指针仍然可用并且指向某些变量。
 
ARC使用一个新语句管理Autorelease Pools
使用ARC,开发者不能直接使用NSAutoreleasePool来管理autorelease pools。而使用@autoreleasepool代替它。
  1. @autoreleasepool {   
  2.      // Code, such as a loop that creates a large number of temporary objects.   
  3. }   
这个简单的结构允许编译器思考引用计数的状态。进入的时候,自动释放池被push。在正常退出的时候自动释放池配poped出来。为了配合现有代码,如果代码异常退出,自动释放池将不会pop出来。它比NSAutoreleasePool更有效率;因此建议开发者替换NSAtuoreleasePool。
 
Patterns for Managing Outlets Become Consistent Across Platforms(略)
 
栈变量被初始化为nil
 
使用ARC,strong、weak和autoreleasing栈变量将不会显示初始化为nil,例如:
  1. - (void)myMethod {   
  2.     NSString *name;   
  3.     NSLog(@"name: %@", name);   
  4. }   
 
将打印出null,而不是崩溃。
 
使用编译器选项来开启和关闭ARC
 
开发者使用-fobjc-arc 编译选项开启ARC,还可以对某一个文件使用ARC,便于在使用手动引用计数的文件中使用ARC。对于已经使用ARC的工程,仍可以指定一个文件来关闭ARC通过-fno-objc-arc编译选项。
 
管理Toll-Free Bridging
 
在多数的Cocoa程序中,开发者需要使用Core Foundaton-style对象,无论是从Core Foundation框架还是从Core foundation的其他框架比如Core Graphics。
 
编译器不会自动管理Core foundation对象的生命周期。开发者必须根据COreFoundation的内存管理规则,使用CFRetain和CFRelease。
 
如果开发者在OC和Core foundation两种对象做转换,需要告诉编译器对象的所有权。
 
● __bridge 不改变所有权的情况下,将OC和Core foundaton对象之间转换。
 
● __bridge_retained 或者 CFBridgingRetain 或者对象的所有权,将OC和Corefoundaton对象之间转换。开发者仍有责任将释放对象通过CFRelease。
 
● __bridge_transfer 或者CFBridgingRelease将一个非OC指针,转化为OC指针,ARC负责释放对象。
 
例如,现有代码:
  1. - (void)logFirstNameOfPerson:(ABRecordRef)person {   
  2.     
  3.     NSString *name = (NSString *)ABRecordCopyValue(person, kABPersonFirstNameProperty);   
  4.     NSLog(@"Person's first name: %@", name);   
  5.     [name release];   
  6. }   
 
开发用下面的代码代替
  1. - (void)logFirstNameOfPerson:(ABRecordRef)person {   
  2.     
  3.     NSString *name = (NSString *)CFBridgingRelease(ABRecordCopyValue(person, kABPersonFirstNameProperty));   
  4.     NSLog(@"Person's first name: %@", name);   
  5. }   
 
编译器处理从COcoa方法返回的 CF 对象
 
编译器知道返回Core foundaion类的OC的方法,遵循历史的规定。例如,编译器知道从CGColor方法返回的GCColor是不拥有的。开发者必须使用合适的类型去转化。例如:
  1. NSMutableArray *colors = [NSMutableArray arrayWithObject:(id)[[UIColor darkGrayColor] CGColor]];   
  2. [colors addObject:(id)[[UIColor lightGrayColor] CGColor]];   
 
使用所有权关键字转化函数参数
 
当开发者在OC和Core foundation的对象之间转化时,需要告诉编译器传递object的所有权。Core foundation对象所有权的规则在CoreFoundation的内存管理规则中。OC的所有权规则在Advanced Memory Management Programming Guide中。
 
下面的代码段,数组传递给CGGradientCreateWithCorlors函数需要一个合适的转化。数组是arrayWitshObjects返回的,所以,不要将所有权传递给函数,因此使用__bridge
  1. NSArray *colors = <#An array of colors#>;   
  2. CGGradientRef gradient = CGGradientCreateWithColors(colorSpace, (__bridge CFArrayRef)colors, locations);  
下面代码段实现了一个context,使用Core Foundation内存管理的方法。
  1. - (void)drawRect:(CGRect)rect {   
  2.     CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();   
  3.     CGColorSpaceRef colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceGray();   
  4.     CGFloat locations[2] = {0.0, 1.0};   
  5.     NSMutableArray *colors = [NSMutableArray arrayWithObject:(id)[[UIColor darkGrayColor] CGColor]];   
  6.     [colors addObject:(id)[[UIColor lightGrayColor] CGColor]];   
  7.     CGGradientRef gradient = CGGradientCreateWithColors(colorSpace, (__bridge CFArrayRef)colors, locations);   
  8.     CGColorSpaceRelease(colorSpace);  // Release owned Core Foundation object.   
  9.     CGPoint startPoint = CGPointMake(0.0, 0.0);   
  10.     CGPoint endPoint = CGPointMake(CGRectGetMaxX(self.bounds), CGRectGetMaxY(self.bounds));   
  11.     CGContextDrawLinearGradient(ctx, gradient, startPoint, endPoint,   
  12.                                 kCGGradientDrawsBeforeStartLocation | kCGGradientDrawsAfterEndLocation);   
  13.     CGGradientRelease(gradient);  // Release owned Core Foundation object.   
  14. }   
 
将工程转化为ARC,遇到的常见问题
 
当迁移现有的项目,你可能会遇到的各种问题。这里有一些共同的问题,共同解决方案。
 
● 不能调用retain,release或者autorelease,这是一种特性,甚至可以这么写:
 
  1. while ([x retainCount]) { [x release]; }   
 
 
● 不能调用dealloc
通常,开发者在单例的实现或者替换一个对象的init方法的时候调用dealloc。对于单例模式,使用共享实例模式。在init方法中,你不用调用dealloc,因为对象会被释放,当重写self的时候。
 
● 不能使用NSAutoreleasePool对象
 
表格@autoreleasepool{}代替NSAutoreleasePool.这将强制一个block处于一个自动释放池中。它比NSAutoreleaePool快6倍。@autoreleasepool也在在非ARC模式下工作。
 
● ARC需要开发者对[super init]赋值给self在init方法中。
 
下面代码是不可行的
  1. [super init];   
简单的修正是:
  1. self = [super init];   
根号的修复是这样的
 
  1. self = [super init];   
  2. if (self) {   
  3.    ...   
 
● 不能实现retain和release方法。
实现自定义的retain和release方法打破弱指针。提供了几个常用的 “实现自定义”的原因。
 
1.性能
不要这么做,NSObject的retain和release已经很快了。如果你发现仍有问题,请提出这个bug
 
2.实现一个自定义的弱指针系统
使用__weak代替
 
3.实现单例
使用shared instance pattern代替。或者使用类来代替方法,避免分配对象。
 
● assigned 将变成strong
 
在ARC之前,变量的assigned的不会延伸到对象的生命周期。为了让property变成强引用,开发者通常实例化或者synthesized访问器方法,里面是内存管理方法。相比之下,你可以这样实现访问器方法:
  1. @interface MyClass : Superclass {   
  2.     id thing; // Weak reference.   
  3. }   
  4. // ...   
  5. @end   
  6.     
  7. @implementation MyClass   
  8. - (id)thing {   
  9.     return thing;   
  10. }   
  11. - (void)setThing:(id)newThing {   
  12.     thing = newThing;   
  13. }   
  14. // ...   
  15. @end   
ARC下,实例中的变量默认是strong引用,assigning一个对象给实例中的变量延伸到对象的生命周期。迁移工具不能决定一个实例变量即将weak。保持相同的行为之前,你必须标记实例变量是weak,或声明它的property
 
  1. @interface MyClass : Superclass {   
  2.     id __weak thing;   
  3. }   
  4. // ...   
  5. @end   
  6.     
  7. @implementation MyClass   
  8. - (id)thing {   
  9.     return thing;   
  10. }   
  11. - (void)setThing:(id)newThing {   
  12.     thing = newThing;   
  13. }   
  14. // ...   
  15. @end   
 
或者
 
  1. @interface MyClass : Superclass   
  2. @property (weak) id thing;   
  3. // ...   
  4. @end   
  5.     
  6. @implementation MyClass   
  7. @synthesize thing;   
  8. // ...   
  9. @end   
 
● 不能使用strong ids在c的数据结构
例如,下面的c结构将不能编译过
  1. struct X { id x; float y; };   
这是因为x默认是strong retain,但是,在正常运行情况下,编译器不能安全的合成所有需要的代码。比如:如果你传递一个指针给x或者y后,执行了free,每一个id将被release掉,在struct被free之前。编译器不能可靠的做这些。所以strong ids在结构,在ARC中完全不允许。下面是一些解决方案:
1.用OC类代替c结构。这应该是最好的解决办法。
 
2.如果使用OC类是次要的方法(可能你想要一个高密度的结构数组),那么考虑使用void*代替。这需要使用显示的转化。
 
3.把对象引用作为__unsafe_unretained。这种方法是半常见的模式,这样是有用的。
 
  1. struct x { NSString *S;  int X; } StaticArray[] = {   
  2.   @"foo", 42,   
  3.   @"bar, 97,   
  4. ...   
  5. };   
 
开发者这样声明
  1. struct x { NSString * __unsafe_unretained S; int X; }   
这可能是有问题的,如果对象可以被释放时指针是不安全的,但它是非常有用的东西,被称为是字符串常量。
 
● 不能直接将id和void*进行转化(包含Core Foundation类型)参考Managing Toll-Free Bridging
 
经常遇到的问题
 
我该怎样认识ARC?它在哪儿放置retains/releases。
 
不要想什么地方调用retain/release,考虑程序本身算法吧。考虑"strong and weak"关系,对象的所有权关系和可能存在的循环引用。
 
我还需要写dealloc方法么
可能需要。因为ARC不会自动对 Core Foundation 对象,文件描述符等等进行malloc/free,,这些资源扔需要写dealloc方法。
 
不不能release对象的变量,但是可以调用[self setDelegate:nil]在系统的类和其他不用ARC的代码。
 
ARC种 不需要dealloc方法,或者[super dealloc];在运行时系统调用super代码。
 
在ARC种,仍存在循环引用?
是的。ARC自动retain/release并可能继承了循环引用的问题。幸运的是:迁移到ARC的代码很少泄露,因为无论properties是不是retain的,都被被声明为retain了。
 
在ARC种blocks是如何工作的
Block能正常工作,当你在栈上传递的时候,比如作为返回值。你无需block copy了。当你传递block在栈下面的时候,添加到arrayWithObjects等需要retain的地方,需要使用[^{ }copy]。
 
有一件事情需要清除:NSString *__block myString是retain在ARC模式种,不可能是野指针。为了得到以前的行为,使用__block NSString *__unsafe_unretained myString 或者使用__block NSString *__weak myString.
 
我可以在雪豹OS种开发中使用ARC么?
不行。雪豹版本的Xcode4.2不支持ARC。
 
ARC下,可以创建C语言的retain的指针数组么
可以
 
  1. // Note calloc() to get zero-filled memory.   
  2. __strong SomeClass **dynamicArray = (__strong SomeClass **)calloc(entries, sizeof(SomeClass *));   
  3. for (int i = 0; i < entries; i++) {   
  4.      dynamicArray[i] = [[SomeClass alloc] init];   
  5. }   
  6.     
  7. // When you're done, set each entry to nil to tell ARC to release the object.   
  8. for (int i = 0; i < entries; i++) {   
  9.      dynamicArray[i] = nil;   
  10. }   
  11. free(dynamicArray);   
 
下面是一些注意的地方:
● 你要写__strong SomeClass **在某些情况,默认情况是__autoreleasing SomeClass **.
● 开辟的内存必须是零填充
● 需要设置每一项为nil在释放array的时候(memset和bzero不好使的)
 
ARC慢么?
取决于你怎么测量,通常是不慢。编译器消除很多无关紧要的retain/release调用。投入很大的努力在加快OC下的运行环境。尤其是返回一个retian/autoreleased对象,ARC并不是真正将它放到自动释放池。
 
有一件事需要清除:优化器不在debug模式下。所以想看到更多的retain/release的调用,使用-O0比-Os
 
ARC在ObjC++模式下工作么?
是的,甚至可以将strong/weakids在类和容器中。ARC编译器合成retain/release逻辑在拷贝构造函数和析构函数钟。
 
哪些类不支持weak引用?
下面的类不能创建弱引用:
NSATSTypesetter, NSColorSpace, NSFont, NSMenuView, NSParagraphStyle, NSSimpleHorizontalTypesetter, and NSTextView.
 
对于声明properties时,你应该使用retain代替weak。对于变量你应该使用__unsafe_unretained代替__weak.另外,你不能创建这些类的弱引用:NSHashTable, NSMapTable, or NSPointerArray 
 
对NSCell和其他类使用NSCopyObject时候。
没什么特别的。ARC负责的显示retain的场景。ARC模式下,所有的copy方法应该仅仅copy实例变量。
 
我可以对某个文件不使用ARC么?
 
是的。当开发者迁移工程到ARC时,对所有OC源文件设置为-fobjc-arc编译选项。开发者可以指定一个文件设置-fno-objc-arc编译选项。
 
GC(Grabage Collection)在mac上过时了?
Grabage Collection在10.8上已经过时,将来会重OS X中移除。ARC将是收推荐的替代技术。为了帮助迁移现有程序,ARC迁移工具在Xcode >=4.3 支持将GC迁移到ARC。
posted on 2013-12-18 09:41  hbyang  阅读(82)  评论(0编辑  收藏