iOS copy,strong,retain,weak和assign的区别

在知道他们区别之前,我们首先要知道NSObject对象的赋值操作做了哪些操作。
A=C其实是在内存中创建了一个A,然后又开辟了一个内存C,C里面存放的着值B


image.png

如下:

NSMutableString *tempMStr = [[NSMutableString alloc]initWithString:@"strValue"];
    NSLog(@"tempMStr值地址:%p,tempMStr值%@,tempMStr值引用计数%@\\n", tempMStr,tempMStr,[tempMStr valueForKey:@"retainCount"]);
    //tempMStr值地址:0x6000007b8420,tempMStr值strValue,tempMStr值引用计数1

此处tempMStr就是A,值地址就是C,“strValue”就是B,而引用计数这个概念是针对C的,赋值给其他变量或者指针设置为nil,如tempStr = nil,都会使得引用计数有所增减。当内存区域引用计数为0时就会将数据抹除。而我们使用copy,strong,retain,weak,assign区别就在:

1.是否开辟新的内存

2.是否对地址C(值地址)有引用计数增加

需要注意的是property修饰符是在被赋值时起作用。

1.以典型的NSMutableString为例

NSMutableString*mstrOrigin = [[NSMutableString alloc]initWithString:@"mstrOriginValue"];
    self.aCopyMStr= mstrOrigin;
    self.strongMStr= mstrOrigin;
    self.weakMStr= mstrOrigin;

    NSLog(@"mstrOrigin输出:%p,%@\\n", mstrOrigin,mstrOrigin);
    NSLog(@"aCopyMStr输出:%p,%@\\n",_aCopyMStr,_aCopyMStr);
    NSLog(@"strongMStr输出:%p,%@\\n",_strongMStr,_strongMStr);
    NSLog(@"weakMStr输出:%p,%@\\n",_weakMStr,_weakMStr);
    NSLog(@"引用计数%@",[mstrOrigin valueForKey:@"retainCount"]);
    // mstrOrigin输出:0x6000036f9800,mstrOriginValue\n
    // aCopyMStr输出:0x6000036f96e0,mstrOriginValue\n
    // strongMStr输出:0x6000036f9800,mstrOriginValue\n
    // weakMStr输出:0x6000036f9800,mstrOriginValue\n
    // 引用计数2

strongMStr和weakMStr指针指向的内存地址都和mstrOrigin相同,但mstrOrigin内存引用计数为2,不为3,因为weakMStr虽然指向了数据内存地址(之后用C简称,见示意图1),但不会增加C计数。copy修饰的的aCopyMStr,赋值后则是自己单独开辟了一块内存,内存上保存“mstrOrigin”字符串,并指向。

拷贝示意图如下:


image.png

可见当我修改mstrOrigin的值的时候,必然不会影响aCopyMStr,只会影响strongMStr和weakMStr。我们来验证下

NSLog(@"------------------修改原值后------------------------");

    [mstrOrigin appendString:@"1"];
    NSLog(@"mstrOrigin输出:%p,%@\\n", mstrOrigin,mstrOrigin);
    NSLog(@"aCopyMStr输出:%p,%@\\n",_aCopyMStr,_aCopyMStr);
    NSLog(@"strongMStr输出:%p,%@\\n",_strongMStr,_strongMStr);
    NSLog(@"weakMStr输出:%p,%@\\n",_weakMStr,_weakMStr);

    // ------------------修改原值后------------------------
    // 2020-02-28 11:43:56.322278+0800 demo1[10175:1073105] mstrOrigin输出:0x600000111c50,mstrOriginValue1\n
    // 2020-02-28 11:43:56.322396+0800 demo1[10175:1073105] aCopyMStr输出:0x600000111920,mstrOriginValue\n
    // 2020-02-28 11:43:56.322524+0800 demo1[10175:1073105] strongMStr输出:0x600000111c50,mstrOriginValue1\n
    // 2020-02-28 11:43:56.322640+0800 demo1[10175:1073105] weakMStr输出:0x600000111c50,mstrOriginValue1\n

copy会重新开辟新的内存来保存一份相同的数据。被赋值对象和原值修改互不影响。strong和weak赋值都指向原来数据地址,区别是前者会对数据地址进行引用计数+1,后者不会.

引用计数是否+1有什么实质区别呢?

如果知道“值地址的引用计数为0时,地址上保存的值就会被释放”。那么区别就不难理解,weak修饰的指针A指向的值地址C,那么地址上当其他指向他的指针被释放的时候,这个值地址引用计数也就变为0了,这个A的值也就为nil了。换句话说当值地址C上没有其他强引用指针修饰的时候C就会被立即释放,A的值就变为nil了。

这里我们来初始化mstrOrigin和并将strongMStr设置为nil让C的引用计数为0,然后输出weakMStr,看是否为nil.
注:初始化和设为nil都可以将指针所指向的数据地址引用计数减少1

NSLog(@"-------初始化mstrOrigin和并将strongMStr设置为nil-------------");
    mstrOrigin = [[NSMutableString alloc]initWithString:@"mstrOriginChange2"];
    self.strongMStr = nil;
    NSLog(@"mstrOrigin输出:%p,%@\\n", mstrOrigin,mstrOrigin);
    NSLog(@"strongMStr输出:%p,%@\\n",_strongMStr,_strongMStr);
    NSLog(@"mstrOrigin输出:%p,%@\\n",mstrOrigin,mstrOrigin);
    NSLog(@"weakMStr输出:%p,%@\\n",_weakMStr,_weakMStr);
    // -------初始化mstrOrigin和并将strongMStr设置为nil-------------
    // mstrOrigin输出:0x6000027794a0,mstrOriginChange2\n
    // strongMStr输出:0x0,(null)\n
    // mstrOrigin输出:0x6000027794a0,mstrOriginChange2\n
    // weakMStr输出:0x0,(null)\n

可见之前引用计数2是mstrOrigin和strongMStr添加的。

结论:copy会重新开辟新的内存来保存一份相同的数据。被赋值对象和原值修改互不影响。strong和weak虽然都指向原来数据地址,原值修改的时候storng和weak会随之变化。区别是前者会对数据地址进行引用计数+1防止原地址值被释放,但后者不会,当其他值都不在指向值地址时,值地址被释放,weak的值也就是为nil了。我们称会对数据地址增加引用计数的为强引用,不改变引用计数的为弱引用

1.2 assign和weak的区别

对assign和weak修饰的值进行赋值,并输出指针结构地址和值

self.assignMStr= mstrOrigin;
self.weakMStr= mstrOrigin;
mstrOrigin = [[NSMutableStringalloc]initWithString:@"mstrOriginChange3"];
NSLog(@"weakMStr输出:%p,%@\\n",_weakMStr,_weakMStr);
NSLog(@"assignMStr输出:%p,%@\\n",self.assignMStr,self.assignMStr);

可以发现在输出assignMStr时会偶尔出现奔溃的情况。原因是发送了野指针的情况。assign同weak,指向C并且计数不+1,但当C地址引用计数为0时,assign不会对C地址进行B数据的抹除操作,只是进行值释放。这就导致野指针存在,即当这块地址还没写上其他值前,能输出正常值,但一旦重新写上数据,该指针随时可能没有值,造成奔溃。

1.3那retain是什么

ARC之前属性构造器的关键字是retain,copy,assign,strong和weak是ARC带出来的关键字。
retain现在同strong,就是指针指向值地址,同时进行引用计数加1。
上面代码有点多,所做的操作是mArrOrigin(value1,value2)赋值给copy,strong,weak修饰的aCopyMArr,strongMArr,weakMArr。通过给原数组增加元素,修改原数组元素值,然后输出mArrOrigin的引用计数,和数组地址,查看变化。
发现其中数组本身指向的内存地址除了aCopyMArr重新开辟了一块地址,strongMArr,weakMArr和mArrOrigin指针指向的地址是一样的。也就是说

容器可变变量中容器本身和非容器可变变量是一样的,copy深拷贝,strongMArr,weakMArr和assign都是浅拷贝

另外我们发现被拷贝对象mArrOrigin中的数据引用计数居然不是1而是3。也就是说容器内的数据拷贝都是进行了浅拷贝。同时当我们修改数组中的一个数据时strongMArr,weakMArr,aCopyMArr中的数据都改变了,说明:

容器可变变量中的数据在拷贝的时候都是浅拷贝

容器可变变量的拷贝结构如下图:


image.png

2.2非容器不变变量

典型例子是NSString

我们还是以代码引出结果
此处我们将strOrigin拷贝给aCopyStr,strongStr,weakStr,然后输出他们的值地址,发现他们四个的值地址一样,且strOrigin值的引用计数为3。修改strOrigin和发现strOrigin值地址改变,其他三个值地址不变,将aCopyStr,strongStr设为nil后,发现weakStr随之nil。

综合上面现象NSString和NSMutableString(非容器可变变量)基本相同,除了copy,NSString为浅拷贝,NSMutableString是深拷贝。那么为什么NSString的copy是浅拷贝呢,也就是说为什么aCopyStr不自己开辟一个独立的内存出来呢。答案很简单,因为不可变量的值不会改变,既然都不会改变,所以没必要重新开辟一个内存出来让aCopyStr指向他,直接指向原来值位置就可以了。示意图如下

image.png

所以非容器不可变量除了copy其他特性同非容器可变变量,copy是浅拷贝

2.3不可变容器变量

典型对象NSArray。该对象实验自行实验。但结论在这里给出,其实不实验也可以大概知道概率
在不可变容器变量中,容器本身都是浅拷贝包括copy,同NSString,容器里面的数据都是浅拷贝,同NSMutableArray。

3.总结
copy,strong,weak,assign的区别。

可变变量中,copy是重新开辟一个内存,strong,weak,assgin后三者不开辟内存,只是指针指向原来保存值的内存的位置,storng指向后会对该内存引用计数+1,而weak,assgin不会。weak,assgin会在引用保存值的内存引用计数为0的时候值为空,并且weak会将内存值设为nil,assign不会,assign在内存没有被重写前依旧可以输出,但一旦被重写将出现奔溃

不可变变量中,因为值本身不可被改变,copy没必要开辟出一块内存存放和原来内存一模一样的值,所以内存管理系统默认都是浅拷贝。其他和可变变量一样,如weak修饰的变量同样会在内存引用计数为0时变为nil。

容器本身遵守上面准则,但容器内部的每个值都是浅拷贝。

**综上所述,当创建property构造器创建变量value1的时候,使用copy,strong,weak,assign根据具体使用情况来决定。value1 = value2,如果你希望value1和value2的修改不会互相影响的就用用copy,反之用strong,weak,assign。如果你还希望原来值C(C是什么见示意图1)为nil的时候,你的变量不为nil就用strong,反之用weak和assign。weak和assign保证了不强引用某一块内存,如delegate我们就用weak表示,就是为了防止循环引用的产生。
另外,我们上面讨论的是类变量,直接创建局部变量默认是Strong修饰

补充:delegate为什么要用weak或者assign而不用strong

a创建对象b,b中有C类对象c,所以a对b有一个引用,b对c有一个引用,a.b引用计数分别为1,1。当c.delegate = b的时候,实则是对b有了一个引用,如果此时c的delegate用strong修饰则会对b的值内存引用计数+1,b引用计数为2。当a的生命周期结束,随之释放对b的引用,b的引用计数变为1,导致b不能释放,b不能释放又导致b对c的引用不能释放,c引用计数还是为1,这样就造成了b和c一直留在了内存中。

而要解决这个问题就是使用weak或者assign修饰delegate,这样虽然会有c仍然会对b有一个引用,但是引用是弱引用,当a生命周期结束的时候,b的引用计数变为0,b释放后随之c的引用消失,c引用计数变为0,释放。

不可变常量的特殊性

在2.2的讨论中如果
1.字符串改成小于10长度的字符串
2.NSString*strOrigin = @"strOrigin0123456";
初始化NSString,你都会发现strOrigin值内存引用计数将发生异常,通常表现为引用计数特别大,具体可以看下iOS中NSString的特别之处这篇文章

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