ARC中的@autoreleasepool

Hello！小夥伴們，大家好呀！歡迎來到暴走…………（sorry，拿錯劇本了）。咳咳，大家好呀！今天呢，我要來介紹一個非常古老的東西——Objective-C中的自動釋放池。

我們拿起Xcode默認生成的HelloWorld代碼我們就能夠看到：

int main(int argc, const char *argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // start your code here...
    }
    return 0;
}

對於初學者來說，這個@autoreleasepool看起來實在是很費解啊。在實際的代碼編寫中，貌似無視掉（甚至去掉）這個@autoreleasepool好像也沒什麼影響嘛。那麼這玩意到底是個神馬？

這個問題呢，需要追溯到iOS 4以前，那個時候我們在使用Objective-C編寫iOS和Mac OS X程序時，都是手動的進行內存管理，我們稱其爲：MRC(Mannul Reference Counting)，內存管理機制爲引用計數器，舉一個例子（由於本文的重點不在於介紹MRC，因此只做概述不進行詳細講解）：

@import Cocoa;

@interface Test : NSObject

@end

@implementation Test

- (void)dealloc {
    NSLog(@"析構");
    [super dealloc];
}

- (instancetype)init {
    if (self = [super init]) {
        NSLog(@"構造");
    }
    return self;
}

@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    Test *t = [[Test alloc] init]; // 構造，引用計數+1
    [t retain]; // 引用計數+1
    [t release]; // 引用計數-1
    [t release]; // 引用計數-1，歸零，析構
    return 0;
}

如果創建的對象比較多，而它們又需要在一個統一的時間進行大量的release時，用這種方法管理內存就會使得代碼過於冗長，降低可讀性，因此，我們使用自動釋放池來統一管理。

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        Test *t1 = [[[Test alloc] init] autorelease]; // 構造，引用計數+1
        Test *t2 = [[[Test alloc] init] autorelease]; // 構造，引用計數+1
    } // 將所有調用過autorelease方法的對象全部釋放，t1和t2析構
    return 0;
}

這裏強調一個特殊情況，如果一個沒有被調用autorelease方法的對象中途沒有了指向的指針，則該對象在程序運行結束之前無法被釋放，這樣就會出現內存泄露。

int main(int argc, const char * argv[]) {
    Test *t1 = [[Test alloc] init];
    t1 = nil; // 指針脫離對象，對象無法再次被指向，因此無法被釋放，產生內存泄露
    [[Test alloc] init]; // 同樣產生內存泄露
    return 0;
}

但是，如果在指針脫離前，該對象處於自動釋放池中，並且調用過autorelease方法，則不會出現這樣的問題

@autoreleasepool {
        id t = [[[Test alloc] init] autorelease];
        t = nil;
        //......
    } // 在這裏仍然會釋放對象

這裏搞明白以後我們再來看看ARC的情況。ARC把指向對象的指針分成了三類，分別是：strong，weak，autoreleasing。接下來將逐一介紹。

如果一個指針被聲明爲strong（__strong關鍵字爲默認，可以省略），那麼當這個這個指針指向某一對象時，該對象的引用計數器會+1，而當一個strong指針不再指向這個對象時，該對象的引用計數器會自動-1，請仔細觀察以下的情況：

int main(int argc, const char * argv[]) {
    Test __strong *t1 = [[Test alloc] init]; // 創建對象，同時有strong指針指向對象，引用計數+1
    {
        Test __strong *t2 = t1; // 又有一個strong指針指向了對象，引用計數器+1
    } // 代碼塊結束，局部變量的生命週期結束，t2被銷燬，對象少了一個strong指針去指向，引用計數-1
    t1 = [[Test alloc] init]; // t1指向了新的對象，原對象少了一個strong指針指向，引用計數-1，由於引用計數歸零，對象析構
    t1 = nil; // t1清空，後創建的對象引用計數器-1，也被銷燬
    return 0;
}

如果一個指針被聲明爲weak，那麼該指針的指向不會影響對象的引用計數器，當weak指針指向的對象被釋放時，該指針自動清空。這種類型的指針的出現主要是爲了解決循環引用的問題（這裏不多做闡述）

int main(int argc, const char * argv[]) {
    Test __strong *t1 = [[Test alloc] init]; // 創建對象，同時有strong指針指向對象，引用計數+1
    Test __weak *t2 = t1; // weak指針指向對象，引用計數器不變
    t1 = [[Test alloc] init]; // t1指向新對象，原對象引用計數器-1，歸零，釋放，這時，t2指針將會自動被賦值爲nil，ARC的這種處理機制可以避免野指針（也叫垂懸指針）
    [t2 discardEditing]; // 向一個空指針（注意這裏不是野指針）發送消息，不會產生錯誤，也不會得到迴應
    
    return 0;
}

如果一個指針被聲明爲autoreleasing，那麼該指針指向的對象將會被註冊到當前的自動釋放池中（如果當前不在自動釋放池中，則相當於一個普通指針，這種情況下通常會產生內存泄露），當自動釋放池結束時，會對所有註冊到該池的對象進行引用計數器-1的操作

int main(int argc, const char * argv[]) {
    id __weak t1; // 定義了一個weak指針
    id t = [[Test alloc] init]; // 定義個一個strong指針，並指向一個新創建的對象，引用計數器+1
    @autoreleasepool { // 定義了一個自動釋放池
        id __autoreleasing t2 = t; // 定義了一個autoreleasing指針，並指向對象，引用計數器+1，並將對象註冊到自動釋放池中
        t1 = t2; // 用一個weak指針指向對象，引用計數器不變
        t2 = nil; // 這裏將autoreleasing指針清空，對原對象的引用計數器沒有影響，但是由於該對象已經被註冊到自動釋放池中，因此不會產生內存泄露
        t = nil; // strong指針清空，對象的引用計數器-1
    } // 退出自動釋放池，對象的引用計數器-1，歸零，釋放，t1指針自動清空
    [t1 discardEditing]; // 此時的t1成爲了nil，因此向其發送消息不會得到回覆，也不會產生錯誤
    return 0;
}

相信看到這裏，你應該明白這個神奇的@autoreleasepool是什麼東西了吧。值得一提的是，雖然ARC機制極力避免出現內存泄露以及野指針的情況，但在某些情況下還是會出現，例如：

    id __autoreleasing t;
    @autoreleasepool {
        t = [[Test alloc] init];
    } // 對象在這裏釋放
    [t show]; // 由於t並不是weak型，因此會成爲野指針，發送消息會引發致命錯誤

int main(int argc, const char * argv[]) {
    id __autoreleasing t = [[Test alloc] init]; // 由於t沒有處於任何的自動釋放池，因此該對象無法被釋放，會產生內存泄露
    return 0;
}

最後要說的一點是，自動釋放池本身也是一個代碼塊，其中定義的變量（包括指針）如果沒有用static關鍵字修飾的話，都會在代碼塊結束時被釋放，我們在使用時要小心

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        int a = 5;
    }
    NSLog(@"%d", a); // 這裏會報錯，因爲自動釋放池中定義的a在這裏沒有作用域
    return 0;
}

關於ARC中的@autoreleasepool今天就講到這裏啦。其實我本人前陣子也是一直在爲它發愁，查了很多資料都沒有正面闡述在ARC中自動釋放池的作用，網上搜出來的也總是千篇一律，不解決問題，所以只能自己慢慢嘗試，慢慢研究。今天把研究的成功寫成博客，希望能夠幫到更多像我一樣的人。