1 什么是自动引用计数

自动引用计数是指内存管理中对引用采取自动计数的技术。在 Objective-C 中采用 ARC 机制，让编译器来进行内存管理。

2 内存管理 / 引用计数

用开关房间的灯为例来说明引用计数的机制

2.1 内存管理的思考方式

自己生成的对象，自己所持有。

非自己生成的对象，自己也能持有。

不再需要自己持有的对象时释放。

非自己持有的对象无法释放

自己生成的对象自己持有：alloc  new   copy  mutableCopy  以及以这些名称开头的方法名( allocMyObject  newThatObject  copyThis…)  ;  不属于这类的方法名(allocate  newer  coping…)

非自己生成的对象，自己也能持有：retain 方法

例： id obj = [NSMutableArray  array]; //取得对象存在，但自己不持有对象

[obj  retain]; //自己持有对象

不再需要自己持有的对象时释放：release 方法

用 alloc/new/copy/mutableCopy 方法生成并持有的对象，或者用 retain 方法持有的对象，一旦不再需要，务必要用 release 方法进行释放。

release与autorelease  的区别：release 立即释放; autorelease 放入释放池中，释放池结束时释放。

无法释放非自己持有的对象：释放非自己所持有的对象时会造成崩溃。

2.2 alloc/retain/release/dealloc 苹果的实现  （使用引用计数表）

引用计数表各记录中存有内存块地址，可从各个记录追溯到各对象的内存块。

利用工具检测内存泄漏时，引用计数表的各记录有助于检测各对象的持有者是否存在

2.3 autorelease

autorelease：当超出其作用域时，对象实例的 release 实例方法被调用。

autorelease具体使用方法：

生成并持有 NSAutoreleasePool 对象。

调用已分配对象的 autorelease 实例方法。// [obj  autorelease]

废弃 NSAutoreleasePool 对象。 // [pool drain] 

Cocoa 框架中有很多类方法用于返回 autorelease 的对象。比如 NSMutableArray 类的 arrayWithCapacity 类方法。

2.4 autorelease 苹果的实现

NSObject 类的 autorelese 实例方法，将该对象追加到正在使用的 NSAutoreleasePool 对象的数组中。

查看已被 autorelease 的对象的状态：两种

[NSAutoreleasePool  showPools]; //只能在 iOS 中使用

_objc_autoreleasePoolPrint( ); //在运行时系统中调用

如果 autorelease NSAutoreleasePool 对象会如何？

NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];

[pool autorelease];

答：会报 Cannot autorelease an autorelease pool

调用对象的 autorelease 实例方法，实际上是调用 NSObject 类的 autorelease 实例方法。但是对于 NSAutoreleasePool 类，autorelease 实例方法已被该类重载，因此运行时会出错。

3 ARC 规则

3.1 概要

文件的编译属性设置：-fobjc-arc 或 -fno-objc-arc

3.2 内存管理的思考方式

引用计数式内存管理的思考方式就是思考 ARC 所引起的变化。

3.3 所有权修饰符

__strong 修饰符 

是 id 类型和对象类型默认的所有权修饰符。

__strong、__weak、__autoreleasing 修饰，可以保证有这些修饰符的自动变量初始化为nil。

通过 __strong 修饰符，不必再次键入 retain 或者 release，完美地满足了“引用计数式内存管理的思考方式”。

__weak 修饰符

主要用于解决“循环引用”的问题，用 __weak 修饰符可以避免循环引用。

id __weak obj = [[NSObject alloc] init];  //生成的对象会立即被释放。

__unsafe_unretained 修饰符

是不安全的所有权修饰符，__unsafe_unretained 修饰符的变量不属于编译器的内存管理对象

赋值给附有 __unsafe_unretained 修饰符变量的对象在通过该变量使用时，如果没有确定其确实存在，那么应用程序就会崩溃。

为什么需要使用附有 __unsafe_unretained 修饰符的变量？

比如在 iOS4 以及 OS X Snow Leopard 的应用程序中，必须使用 __unsafe_unretained 修饰符来替代 __weak 修饰符。

__autoreleasing 修饰符

在 ARC 有效时，用 @autoreleasepool 块替代 NSAutoreleasePool 类，用附有 __autoreleasing 修饰符的变量替代 autorelease 方法。

不是以 alloc/new/copy/mutableCopy 开头的方法(init 系列方法除外) 返回的对象将自动注册到 autoreleasepool 。

在访问附有 __weak 修饰符的变量时，实际上必定要访问注册到 autoreleasepool 的对象。 

原因：因为 __weak 修饰符只持有对象的弱引用，而在访问引用对象的过程中，该对象有可能被废弃。如果把要访问的对象注册到 autoreleasepool 中，那么在 @autoreleasepool 块结束之前都能确保该对象存在。因此，在使用附有 __weak 修饰符的变量时就必定要使用注册到 autorelease 中的对象。 

id 的指针或对象的指针在没有显式指定时会被附加上 __autorelease 修饰符。

赋值给对象指针时，所有权修饰符必须一致。

NSError *error = nil;

NSError *__strong *pError = &error;

NSError __weak *error = nil;

NSError * __weak *pError = &error;

例：

方法声明：

(BOOL) performOperationWithError: (NSError * __autoreleasing *)error; 

方法调用：

NSError __strong *error = nil;

BOOL return = [obj performOperationWithError: &error];

编译器转换为：

NSError __strong *error = nil;

NSError __autoreleasing *tmp = error;

BOOL result = [obj performOperationWithError: &tmp];

error = tmp;

方法声明也可以写为：

(BOOL) performOperationWithError: (NSError * __strong *)error; 

即对象不注册到 autoreleasepool 也能够传递，但是为了贯彻内存管理的思考方式，我们要将参数声明为附有 __autoreleasing 修饰符的对象指针类型。

3.4 规则

不能使用 retain/release/retainCount/autorelease

不能使用 NSAllocateObject/NSDeallocateObject

须遵守内存管理的方法命名规则

用于对象生成/持有的方法必须遵守以下命名规则：以 alloc/new/copy/mutableCopy 名称开始的方法在返回对象时，必须返回给调用方所应当持有的对象。(alloc 是以 NSAllocateObject 分配对象)。

以 init 开始的方法返回的对象不注册到 autoreleasepool 上， 基本上只是对 alloc 方法返回值的对象进行初始化处理并返回该对象。 

不要显式调用 dealloc

使用 @autoreleasepool 块替代 NSAutoreleasePool

不能使用区域 (NSZone)

不管 ARC 是否有效，区域在现在的运行时系统中已单纯地被忽略。

对象型变量不能作为 C 语言结构体 (struct/union) 的成员

原因：C 语言的规约上没有方法来管理结构体成员的生存周期。因为 ARC 把内存管理的工作分配给编译器，所以编译器必须能够知道并管理对象的生存周期。

显式转换 “id” 和 ”void * “

通过 “__bridge 转换”， id 和 void * 能够相互转换（__bridge转换安全性低）

__bridge还有另外两种转换：__bridge_retained转换  和  __bridge_transfer转换。

__bridge_retained转换可使要转换赋值的变量也持有所赋值的对象。

代码：

id obj = [[NSObject alloc] init];

void *p = (__bridge_retained void *) obj;

相当于：ARC 无效时的源代码

id obj = [[NSObject alloc] init];

void *p = obj; 

[(id)p retain];

__bridge_transfer转换 被转换的变量所持有的对象在该变量被赋值给转换目标变量后随之释放。

代码：

id obj = (__bridge_transfer id) obj;

相当于：ARC 无效时的源代码

id obj = (id) p;

[obj retain];

[(id)p release];

主要应用于 Objective-C 对象与 Core Foundation 对象之间转换。

3.5 属性 

3.6 数组 

使用 calloc 函数确保想分配的附有 __strong 修饰符变量占有的内存块。

array = (id __strong *)calloc (entries,sizeof(id));

该源代码分配了 entries 个所需的内存块。由于使用附有 __strong 修饰符的变量前必须先将其初始化为 nil, 所以这里使用使分配区域初始化为0的 calloc 函数来分配内存。不使用 malloc 函数，在用 malloc 函数分配内存后可用 memset 等函数将内存填充为0。

free(array)；

只是简单地用 free 函数废弃了数组用内存块的情况下，数组各元素所赋值的对象不能再次释放，从而引起内存泄漏。

这是因为在表态数组中，编译器能够根据变量的作用域自动插入释放赋值对象的代码，而在动态数组中，编译器不能确定数组的生存周期，所以无从处理。一定要将 nil 赋值给所有元素，使得元素所赋值对象的强引用失效，从而释放那些对象。在此之后，使用 free 函数废弃内存块。

4 ARC 的实现

4.1 __strong 修饰符

objc_retainAutoreleasedReturnValue函数与 objc_autoreleaseReturnValue 函数

如果调用了 objc_autoreleaseReturnValue() 后紧接着调用 objc_retainAutoreleasedReturnValue() ， 那么就不将返回的对象注册到 autoreleasepool 中，而是直接传递到调用方。达到最优化。 

4.2 __weak 修饰符

附有 __weak 修饰符的变量所引用的对象被废弃，则将 nil 赋值给该变量。

使用附有 __weak 修饰符的变量，即是使用注册到 autoreleasepool 中的对象。

对象被废弃时最后调用的 objc_clear_deallocating 函数的动作如下：

只在需要避免循环引用时使用__weak 修饰符

因为使用附有 __weak 修饰符变量，会注册到 autoreleasepool 的对象中。大量使用就会大量注册，因此使用附有 __weak 修饰符的变量时，最好先暂时赋值给附有 __strong 修饰符的变量后再使用。

4.3 __autoreleasing 修饰符

将对象赋值给附有 __autoreleasing 修饰符的变量等同于 ARC 无效时调用对象的 autorelease 方法。

4.4 引用计数

_objc_rootRetainCount函数可获取指定对象的引用计数数值。

引用计数数值变化：

赋值给附有 __weak 修饰符的变量，引用计数不变。

被注册到 autoreleasepool 中的对象，引用计数会 +1。

使用附有 __weak 修饰符的变量，会将对象注册到 autoreleasepool 中，引用计数会 +1。

注：代码使 __weak 生效