大廠常問iOS面試題--內存管理篇

1.什麼情況使用weak關鍵字，相比assign有什麼不同？

什麼情況使用 weak 關鍵字？

在 ARC 中,在有可能出現循環引用的時候,往往要通過讓其中一端使用 weak 來解決,比如: delegate 代理屬性

自身已經對它進行一次強引用,沒有必要再強引用一次,此時也會使用 weak,自定義 IBOutlet 控件屬性一般也使用 weak；當然，也可以使用strong。在下文也有論述：《IBOutlet連出來的視圖屬性爲什麼可以被設置成weak?》
不同點：

weak 此特質表明該屬性定義了一種“非擁有關係” (nonowning relationship)。爲這種屬性設置新值時，設置方法既不保留新值，也不釋放舊值。此特質同assign類似，然而在屬性所指的對象遭到摧毀時，屬性值也會清空(nil out)。而 assign 的“設置方法”只會執行鍼對“純量類型” (scalar type，例如 CGFloat 或 NSlnteger 等)的簡單賦值操作。

assign 可以用非 OC 對象,而 weak 必須用於 OC 對象

2.如何讓自己的類用copy修飾符？如何重寫帶copy關鍵字的setter？

若想令自己所寫的對象具有拷貝功能，則需實現 NSCopying 協議。如果自定義的對象分爲可變版本與不可變版本，那麼就要同時實現 NSCopying 與 NSMutableCopying 協議。

具體步驟：

需聲明該類遵從 NSCopying 協議

實現 NSCopying 協議。該協議只有一個方法:
```
- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone;
```
注意：一提到讓自己的類用 copy 修飾符，我們總是想覆寫copy方法，其實真正需要實現的卻是 “copyWithZone” 方法。

重寫帶 copy 關鍵字的 setter，例如：

- (void)setName:(NSString *)name {
    //[_name release];
    _name = [name copy];
}

3.深拷貝與淺拷貝

淺拷貝只是對指針的拷貝，拷貝後兩個指針指向同一個內存空間，深拷貝不但對指針進行拷貝，而且對指針指向的內容進行拷貝，經深拷貝後的指針是指向兩個不同地址的指針。

當對象中存在指針成員時，除了在複製對象時需要考慮自定義拷貝構造函數，還應該考慮以下兩種情形：

當函數的參數爲對象時，實參傳遞給形參的實際上是實參的一個拷貝對象，系統自動通過拷貝構造函數實現；
當函數的返回值爲一個對象時，該對象實際上是函數內對象的一個拷貝，用於返回函數調用處。

copy方法:如果是非可擴展類對象，則是淺拷貝。如果是可擴展類對象，則是深拷貝。

mutableCopy方法:無論是可擴展類對象還是不可擴展類對象，都是深拷貝。

4.@property的本質是什麼？ivar、getter、setter是如何生成並添加到這個類中的

@property 的本質是實例變量（ivar）+存取方法（access method ＝ getter + setter）,即 @property = ivar + getter + setter;

“屬性” (property)作爲 Objective-C 的一項特性，主要的作用就在於封裝對象中的數據。 Objective-C 對象通常會把其所需要的數據保存爲各種實例變量。實例變量一般通過“存取方法”(access method)來訪問。其中，“獲取方法” (getter)用於讀取變量值，而“設置方法” (setter)用於寫入變量值。
ivar、getter、setter 是自動合成這個類中的

完成屬性定義後，編譯器會自動編寫訪問這些屬性所需的方法，此過程叫做“自動合成”(autosynthesis)。需要強調的是，這個過程由編譯器在編譯期執行，所以編輯器裏看不到這些“合成方法”(synthesized method)的源代碼。除了生成方法代碼 getter、setter 之外，編譯器還要自動向類中添加適當類型的實例變量，並且在屬性名前面加下劃線，以此作爲實例變量的名字。在前例中，會生成兩個實例變量，其名稱分別爲 _firstName 與 _lastName。也可以在類的實現代碼裏通過 @synthesize 語法來指定實例變量的名字.

5.@protocol和category中如何使用@property

在 protocol 中使用 property 只會生成 setter 和 getter 方法聲明,我們使用屬性的目的,是希望遵守我協議的對象能實現該屬性
category 使用 @property 也是隻會生成 setter 和 getter 方法的聲明,如果我們真的需要給 category 增加屬性的實現,需要藉助於運行時的兩個函數：objc_setAssociatedObject和objc_getAssociatedObject

6.簡要說一下@autoreleasePool的數據結構？？

簡單說是雙向鏈表，每張鏈表頭尾相接，有 parent、child指針

每創建一個池子，會在首部創建一個哨兵對象,作爲標記

最外層池子的頂端會有一個next指針。當鏈表容量滿了，就會在鏈表的頂端，並指向下一張表。

7.BAD_ACCESS在什麼情況下出現？

訪問了懸垂指針，比如對一個已經釋放的對象執行了release、訪問已經釋放對象的成員變量或者發消息。死循環

8.使用CADisplayLink、NSTimer有什麼注意點？

CADisplayLink、NSTimer會造成循環引用，可以使用YYWeakProxy或者爲CADisplayLink、NSTimer添加block方法解決循環引用

9.iOS內存分區情況

棧區（Stack）

由編譯器自動分配釋放，存放函數的參數，局部變量的值等

棧是向低地址擴展的數據結構，是一塊連續的內存區域
堆區（Heap）

由程序員分配釋放

是向高地址擴展的數據結構，是不連續的內存區域
全局區

全局變量和靜態變量的存儲是放在一塊的，初始化的全局變量和靜態變量在一塊區域，未初始化的全局變量和未初始化的靜態變量在相鄰的另一塊區域

程序結束後由系統釋放
常量區

常量字符串就是放在這裏的

程序結束後由系統釋放
代碼區

存放函數體的二進制代碼
注：
- 在 iOS 中，堆區的內存是應用程序共享的，堆中的內存分配是系統負責的
- 系統使用一個鏈表來維護所有已經分配的內存空間（系統僅僅記錄，並不管理具體的內容）
- 變量使用結束後，需要釋放內存，OC 中是判斷引用計數是否爲 0，如果是就說明沒有任何變量使用該空間，那麼系統將其回收
- 當一個 app 啓動後，代碼區、常量區、全局區大小就已經固定，因此指向這些區的指針不會產生崩潰性的錯誤。而堆區和棧區是時時刻刻變化的（堆的創建銷燬，棧的彈入彈出），所以當使用一個指針指向這個區裏面的內存時，一定要注意內存是否已經被釋放，否則會產生程序崩潰（也即是野指針報錯）

10.iOS內存管理方式

Tagged Pointer（小對象）

Tagged Pointer 專門用來存儲小的對象，例如 NSNumber 和 NSDate

Tagged Pointer 指針的值不再是地址了，而是真正的值。所以，實際上它不再是一個對象了，它只是一個披着對象皮的普通變量而已。所以，它的內存並不存儲在堆中，也不需要 malloc 和 free

在內存讀取上有着 3 倍的效率，創建時比以前快 106 倍

objc_msgSend 能識別 Tagged Pointer，比如 NSNumber 的 intValue 方法，直接從指針提取數據

使用 Tagged Pointer 後，指針內存儲的數據變成了 Tag + Data，也就是將數據直接存儲在了指針中

NONPOINTER_ISA （指針中存放與該對象內存相關的信息）蘋果將 isa 設計成了聯合體，在 isa 中存儲了與該對象相關的一些內存的信息，原因也如上面所說，並不需要 64 個二進制位全部都用來存儲指針。

isa 的結構：

// x86_64 架構
struct {
    uintptr_t nonpointer        : 1;  // 0:普通指針，1:優化過，使用位域存儲更多信息
    uintptr_t has_assoc         : 1;  // 對象是否含有或曾經含有關聯引用
    uintptr_t has_cxx_dtor      : 1;  // 表示是否有C++析構函數或OC的dealloc
    uintptr_t shiftcls          : 44; // 存放着 Class、Meta-Class 對象的內存地址信息
    uintptr_t magic             : 6;  // 用於在調試時分辨對象是否未完成初始化
    uintptr_t weakly_referenced : 1;  // 是否被弱引用指向
    uintptr_t deallocating      : 1;  // 對象是否正在釋放
    uintptr_t has_sidetable_rc  : 1;  // 是否需要使用 sidetable 來存儲引用計數
    uintptr_t extra_rc          : 8;  // 引用計數能夠用 8 個二進制位存儲時，直接存儲在這裏
};

// arm64 架構
struct {
    uintptr_t nonpointer        : 1;  // 0:普通指針，1:優化過，使用位域存儲更多信息
    uintptr_t has_assoc         : 1;  // 對象是否含有或曾經含有關聯引用
    uintptr_t has_cxx_dtor      : 1;  // 表示是否有C++析構函數或OC的dealloc
    uintptr_t shiftcls          : 33; // 存放着 Class、Meta-Class 對象的內存地址信息
    uintptr_t magic             : 6;  // 用於在調試時分辨對象是否未完成初始化
    uintptr_t weakly_referenced : 1;  // 是否被弱引用指向
    uintptr_t deallocating      : 1;  // 對象是否正在釋放
    uintptr_t has_sidetable_rc  : 1;  // 是否需要使用 sidetable 來存儲引用計數
    uintptr_t extra_rc          : 19;  // 引用計數能夠用 19 個二進制位存儲時，直接存儲在這裏
};

這裏的 has_sidetable_rc 和 extra_rc，has_sidetable_rc 表明該指針是否引用了 sidetable 散列表，之所以有這個選項，是因爲少量的引用計數是不會直接存放在 SideTables 表中的，對象的引用計數會先存放在 extra_rc 中，當其被存滿時，纔會存入相應的 SideTables 散列表中，SideTables 中有很多張 SideTable，每個 SideTable 也都是一個散列表，而引用計數表就包含在 SideTable 之中。

散列表（引用計數表、弱引用表）

引用計數要麼存放在 isa 的 extra_rc 中，要麼存放在引用計數表中，而引用計數表包含在一個叫 SideTable 的結構中，它是一個散列表，也就是哈希表。而 SideTable 又包含在一個全局的 StripeMap 的哈希映射表中，這個表的名字叫 SideTables。

當一個對象訪問 SideTables 時：
- 首先會取得對象的地址，將地址進行哈希運算，與 SideTables 中 SideTable 的個數取餘，最後得到的結果就是該對象所要訪問的 SideTable
- 在取得的 SideTable 中的 RefcountMap 表中再進行一次哈希查找，找到該對象在引用計數表中對應的位置
- 如果該位置存在對應的引用計數，則對其進行操作，如果沒有對應的引用計數，則創建一個對應的 size_t 對象，其實就是一個 uint 類型的無符號整型
弱引用表也是一張哈希表的結構，其內部包含了每個對象對應的弱引用表 weak_entry_t，而 weak_entry_t 是一個結構體數組，其中包含的則是每一個對象弱引用的對象所對應的弱引用指針。

11.循環引用

1. 概述

iOS內存中的分區有：堆、棧、靜態區。其中，棧和靜態區是操作系統自己管理回收，不會造成循環引用。在堆中的相互引用無法回收，有可能造成循環引用。

循環引用的實質：多個對象相互之間有強引用，不能施放讓系統回收。

解決循環引用一般是將 strong 引用改爲 weak 引用。

2. 循環引用場景分析及解決方法

1）父類與子類

如：在使用UITableView 的時候，將 UITableView 給 Cell 使用，cell 中的 strong 引用會造成循環引用。

// controller
- (UITableViewCell *)tableView:(UITableView *)tableView cellForRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath {
    TestTableViewCell *cell =[tableView dequeueReusableCellWithIdentifier:@"UITableViewCellId" forIndexPath:indexPath];
    cell.tableView = tableView;
    return cell;
}

// cell
@interface TestTableViewCell : UITableViewCell
@property (nonatomic, strong) UITableView *tableView; // strong 造成循環引用
@end

解決：strong 改爲 weak

// cell
@interface TestTableViewCell : UITableViewCell
@property (nonatomic, weak) UITableView *tableView; // strong 改爲 weak
@end

2）block

block在copy時都會對block內部用到的對象進行強引用的。

self.testObject.testCircleBlock = ^{
   [self doSomething];
};

self將block作爲自己的屬性變量，而在block的方法體裏面又引用了 self 本身，此時就很簡單的形成了一個循環引用。

應該將 self 改爲弱引用

__weak typeof(self) weakSelf = self;
 self.testObject.testCircleBlock = ^{
      __strong typeof (weakSelf) strongSelf = weakSelf;
      [strongSelf doSomething];
};

在 ARC 中，在被拷貝的 block 中無論是直接引用 self 還是通過引用 self 的成員變量間接引用 self，該 block 都會 retain self。

快速定義宏

    // weak obj
    /#define WEAK_OBJ(type)  __weak typeof(type) weak##type = type;

    // strong obj
    /#define STRONG_OBJ(type)  __strong typeof(type) str##type = weak##type;

3）Delegate

delegate 屬性的聲明如下：

@property (nonatomic, weak) id <TestDelegate> delegate;

如果將 weak 改爲 strong，則會造成循環引用

// self -> AViewController
BViewController *bVc = [BViewController new];
bVc = self; 
[self.navigationController pushViewController: bVc animated:YES];

   // 假如是 strong 的情況
   // bVc.delegate ===> AViewController (也就是 A 的引用計數 + 1)
   // AViewController 本身又是引用了 <BViewControllerDelegate> ===> delegate 引用計數 + 1
   // 導致： AViewController <======> Delegate ，也就循環引用啦

4）NSTimer

NSTimer 的 target 對傳入的參數都是強引用（即使是 weak 對象）

解決辦法: 《Effective Objective-C 》中的52條方法

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface NSTimer (YPQBlocksSupport)

+ (NSTimer *)ypq_scheduledTimeWithTimeInterval:(NSTimeInterval)interval
                                         block:(void(^)())block
                                       repeats:(BOOL)repeats;

@end

#import "NSTimer+YPQBlocksSupport.h"

@implementation NSTimer (YPQBlocksSupport)

+ (NSTimer *)ypq_scheduledTimeWithTimeInterval:(NSTimeInterval)interval
                                         block:(void(^)())block
                                       repeats:(BOOL)repeats
{
    return [self scheduledTimerWithTimeInterval:interval
                                         target:self
                                       selector:@selector(ypq_blockInvoke:) userInfo:[block copy]
                                        repeats:repeats];
}

- (void)ypq_blockInvoke:(NSTimer *)timer
{
    void (^block)() = timer.userInfo;
    if(block)
    {
        block();
    }
}

@end

使用方式：

__weak ViewController * weakSelf = self;
[NSTimer ypq_scheduledTimeWithTimeInterval:4.0f
                                     block:^{
                                         ViewController * strongSelf = weakSelf;
                                         [strongSelf afterThreeSecondBeginAction];
                                     }
                                   repeats:YES];

計時器保留其目標對象，反覆執行任務導致的循環，確實要注意，另外在dealloc的時候，不要忘了調用計時器中的 invalidate方法。

其他面試題篇章：

大廠常問iOS面試題--內存管理篇

1.什麼情況使用weak關鍵字，相比assign有什麼不同？

2.如何讓自己的類用copy修飾符？如何重寫帶copy關鍵字的setter？

3.深拷貝與淺拷貝

4.@property的本質是什麼？ivar、getter、setter是如何生成並添加到這個類中的

5.@protocol和category中如何使用@property

6.簡要說一下@autoreleasePool的數據結構？？

7.BAD_ACCESS在什麼情況下出現？

8.使用CADisplayLink、NSTimer有什麼注意點？

9.iOS內存分區情況

10.iOS內存管理方式

11.循環引用

1. 概述

2. 循環引用場景分析及解決方法

1）父類與子類

2）block

3）Delegate

4）NSTimer

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