iOS: ARC & MRC下string内存管理策略探究

ARC & MRC下string内存管理策略探究 

  

  前两天跟同事争论一个关于NSString执行copy操作以后是否会发生变化,两个人整了半天,最后写代码验证了一下,发现原来NSString操作没我们想的那么简单,下面就让我们一起看看NSString和NSMutableString在MRC下执行retain,copy,mutableCopy,以及ARC下不同的修饰__weak, __strong修饰赋值究竟发生了什么。

 

一、验证代码如下:

- (void)testStringAddress
{
    int a = 0;
    int b = 0;
    
    static int c = 0;
    
    NSString *str = @"Hello World";
    
#if __has_feature(objc_arc)
    __weak   NSString *weakStr = str;
    __strong NSString *strongStr = str;
#else
    NSString *retainStr = [str retain];
#endif
    
    NSString *copyStr = [str copy];
    NSMutableString *mutableCopyStr = [str mutableCopy];
    
    // 验证mutableCopy出来的是否是mutableString,如果不是执行此行会Crash
    [mutableCopyStr appendFormat:@".."];
    str = @"i'm changed";
    
    NSString *str2 = [NSString stringWithFormat:@"Hello world"];
    
#if __has_feature(objc_arc)
    __weak   NSString *weakStr2 = str2;
    __strong NSString *strongStr2 = str2;
#else
    NSString *retainStr2 = [str2 retain];
#endif
    
    NSString *copyStr2 = [str2 copy];
    NSString *copy2Str2 = [str2 copy];
    NSString *mutableCopyStr2 = [str2 mutableCopy];
    NSString *mutableCopy2Str2 = [str mutableCopy];
    str2 = [[NSString alloc] initWithFormat:@"changed"];
    
    NSMutableString *mutableStr = [NSMutableString stringWithString:@"hello world"];
    
#if __has_feature(objc_arc)
    __weak   NSMutableString *weakMutableStr = mutableStr;
    __strong NSMutableString *strongMutableStr = mutableStr;
#else
    NSMutableString *retainMutableStr = [mutableStr retain];
#endif
    
    NSMutableString *copyMutableStr = [mutableStr copy];
    NSMutableString *copy2MutableStr = [mutableStr copy];
    NSString *mutableCopyMutableStr = [mutableStr mutableCopy];
    NSString *mutableCopy2MutableStr = [mutableStr mutableCopy];
    [mutableStr appendFormat:@" apped something"];

#if __has_feature(objc_arc)
    NSLog(@"\r str: %@,\r weakStr: %@,\r strongStr: %@,\r copyStr: %@,\r mutableCopyStr: %@", str, weakStr, strongStr, copyStr, mutableCopyStr);
    NSLog(@"\r str2: %@,\r weakStr2: %@,\r strongStr: %@,\r copyStr2: %@,\r mutableCopyStr2: %@", str2, weakStr2, strongStr2, copyStr2, mutableCopyStr2);
    NSLog(@"\r mutableStr: %@,\r weakMutableStr: %@\r strongMutableStr: %@,\r copyMutableStr: %@,\r mutableCopyMutableStr: %@", mutableStr, weakMutableStr, strongMutableStr, copyMutableStr, mutableCopyMutableStr);
#else 
    NSLog(@"\r str: %@,\r retainStr: %@,\r copyStr: %@,\r mutableCopyStr: %@", str, retainStr, copyStr, mutableCopyStr);
    NSLog(@"\r str2: %@,\r retainStr2: %@,\r copyStr2: %@,\r mutableCopyStr2: %@", str2, retainStr2, copyStr2, mutableCopyStr2);
    NSLog(@"\r mutableStr: %@,\r retainMutableStr: %@,\r copyMutableStr: %@,\r mutableCopyMutableStr: %@", mutableStr, retainMutableStr, copyMutableStr, mutableCopyMutableStr);
#endif
}
testStringAddress

  代码中最开始定义了两个int型的变量,主要是为了打印出当前函数的栈地址,顺便验证了一下内存中栈是从高地址向低地址生长的。使用预编译宏#if __has_feature(objc_arc)来检测当前是否是ARC环境,并根据不同环境写了不同的测试代码。

  通过在testStringAddress最后添加断点,在lldb命令行下通过“p”命令输出变量对应的地址,例如:查看str指向的内存地址和内容,输入"p str"即可。

  调试环境xCode6 beta4,iOS8 SDK。

 

二、MRC下执行情况

  执行结果如下图所示:

  解释一下上图的内容:

  1、第一部分

  “p &str”表示打印str这个变量本身的地址,“p str”表示打印str指向的内容的地址。如上图所示,"p &str"打印出来的结果是0xbff0aff8,局部变量b的地址为0xbff0affc,我们可以看出这两者的内存地址是相连,因为他们都是函数体内部局部变量。而“p str”打印出来的结果是0x000a7048,说明str指向的内容的存储区域和函数局部变量不在一起。

  2、第二部分

  c是我在函数中定义的一个static变量,“p &c”打印出来的地址为0x000a778c,观察可知变量c和函数变量也不在一起。static变量在程序运行过程中只会有一个,位于程序的静态变量区。

  3、第三部分

  str的定义为“NSString *str = @"Hello World";”,通过调试发现str指向的内容为0x000a7048,且此时对str执行的retain和copy操作得到的结果地址均为0x000a7028。而执行mutableCopy后得到的NSString的地址为0x7974a110,和str以及retain,copy操作得到的地址不在一起。

  总结:形如@“Hello World”形式的变量在程序的常量区,而NSString在针对常量区的对象首次执行retain和copy时创建新对象,之后执行同类操作则发挥之前创建的对象,mutableCopy操作则在其他地方创建了一个对象,并使用str完成了初始化操作。

  4、第四部分

  str2定义为“NSString *str2 = [NSString stringWithFormat:@"Hello world"];”,打印结果发现str2指向的内容的地址为0x79749000执行retain操作得到的string的指向内容的地址为0x7974a5c0,copy操作得到的地址也是0x7974a5c0,测试发现之后再对str2执行copy操作均会得到相同的地址。这块儿貌似跟我们平时常念的“retain增加引用技术,copy创建新的对象”的观念不符。对str2执行mutableCopy得到的地址为0x7974a380,重新创建了一个对象,符合我们的预期。

  总结:使用stringWithFormat方式创建的NSString对象默认在堆上,对这一类对象首次执行retain或copy操作时会创建一份拷贝,后续所有的retain和copy均会指向之前创建的同一个拷贝,无论何时执行mutableCopy操作均会创建新的对象。

  5、第五部分

  mutableStr的定义为“[NSMutableString stringWithString:@"hello world"];”,打印结果发现对mutableStr执行retain操作得到对象的地址和mutableStr相同,执行copy操作会创建新的对象,执行mutableCopy操作也会创建新的对象。

  总结:使用stringWithString方式创建的NSMutableString对象默认在堆上,对NSMutableString执行retain时不会创建新对象,执行copy和mutableCopy均会创建新的对象。

  观察以上对象地址,大致可以分为四个区间0x000a70xx0x000a78xx0x7974xxxx0xbff5xxxx,其实它们分别依次代表四个不同的内存段常量区,静态变量区,堆区,栈区。

 

三、ARC下执行情况

  执行结果如下图:

  分析方法和第一部分一样,这里就不重复了。

  总结:

  1、针对常量区的NSString对象,执行weak,strong赋值活着copy操作只会生成一份拷贝,每次执行mutableCopy时均会创建新的对象。

  2、针对堆上的NSString对象执行weak,strong,copy操作时只会创建一份拷贝,后续所有操作均得到相同的对象,每次执行mutableCopy时均会创建新的对象。

  3、针对NSMutableString对象首次执行weak,strong操作只会创建一份拷贝,后续所有操作均得到相同对象,每次执行copy和mutableCopy操作均会创建新的对象。

 

四、总结

  综上ARC和MRC下NSString,NSMutableString执行retain,copy,mutableCopy,weak,strong操作时内存情况见下表格:

 

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posted on 2014-08-02 00:03 一片-枫叶 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏

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