ANSI－C中使用引用計數（譯）

ANSI－C中使用引用計數（譯）

原作者：Jean-David Gadina

原文地址：Reference counting in ANSI-C

關於：

內存管理在編寫c程序時是一件困難的事情，

某些高等級的編程語言提供了不同的內存管理的方法。

主要有垃圾回收（garbage collection） 和 引用計數（reference counting）。

本文將教給你如何在c語言中實現引用計數的內存管理系統。

從個人角度講，本人（原文章作者）作爲一名使用c語言和Objective-c語言的程序員，更加偏愛引用計數的方法。

因爲這種方法隱含着對象所有權的概念。（It implies the notion of ownership on objects.）

Objective-C 的例子

在Objective-C中，當你通過 alloc 或者 copy 方法創建一個對象時，你擁有這個對象（you own the object）。這也就意味着將由你來負責釋放（release）你的對象，保證該塊內存被回收利用。 

另外，對象也可以被保留（retained）。這種情況下他們也必須被釋放（release）。 

通過簡便的方法獲得對象，調用者並不擁有該對象，所以也沒有必要去釋放他們，釋放的工作自然會由其他的類或者方法來做。 

例如：

1 NSArray * object1 = [ NSArray array ];
2 NSArray * object2 = [ [ NSArray alloc ] init ];
3 NSArray * object3 = [ [ [ NSArrayarray ] retain ] retain ];

在這裏，變量 object2 需要被release，因爲我們明確的通過 alloc 創建了它。

變量object3 則需要被release 兩次，因爲我們retain 了它兩次。

如下：

1 [ object2 release ];
2 [ [ object3 release ] release ];

C 語言實現

作爲一名c語言編程者，原文作者將要使用ANSI-C來實現objective-c 中的引用計數。

具體實施如下：

首先，我們需要爲我們的內存紀錄定義一個結構體，這個結構體看起來像是下面這個樣子：

1 typedef struct
2 {
3 unsigned int retainCount
4 void       * data;
5 }
6 MemoryObject;

我們將 retain 計數 使用一個 無符號整形變量 rerainCount 來儲存，遇到retain則增加改變量的值，遇到release 則減少改變量的值，當改變量的值爲0的時候，就釋放掉該對象的內存。 

同時我們也需要自定義一個 分配函數（allocation function）：

1 void * Alloc( size_t size )
2 {
3     MemoryObject * o;
4     o = ( MemoryObject * )calloc( sizeof( MemoryObject ) + size, 1 );

我們最終是要返回內存對象的指針，所以我們需要進行一些計算： 

第一、聲明一個 指向char類型的指針，用來指向我們生成的內存對象結構體：

1 char * ptr = ( char * )o; 

第二、通過給該指針增加內存對象結構體的大小來獲取 用戶自定義數據的內存地址：

2 ptr += sizeof( MemoryObject );

第三、將用戶自定義數據內存地址傳給 內存對象結構體中的 data指針，然後將引用計數變量的值設置爲1:

3 o->data        = ptr;
4 o->retainCount = 1;

最後，返回ptr指針，這樣使用者就不需要知道我們內存對象結構體的內部結構了。

5 return ptr;

下面是完整的函數：

 1 void * Alloc( size_t size )
 2 {
 3     MemoryObject * o;
 4     char         * ptr;
 5     o              = ( MemoryObject * )calloc( sizeof( MemoryObject ) + size, 1 );
 6     ptr            = ( char * )o;
 7     ptr           += sizeof( MemoryObject );
 8     o->retainCount = 1;
 9     o->data        = ptr;
10     return ( void * )ptr;
11 }

這樣，我們成功的返回了用戶指定的內存大小，隱藏了定義在用戶數據前面的結構體。

要找回我們的數據（譯者：應該是自定的結構體），只需要很簡單的減去 MemoryObject 結構體 的大小即可：

拿Retain 函數舉例：

1 void Retain( void * ptr )
2 {
3     MemoryObject * o;
4     char         * cptr;
5     cptr  = ( char * )ptr;
6     cptr -= sizeof( MemoryObject );
7     o     = ( MemoryObject * )cptr;   
8     o->retainCount++:
9 } 

在這裏通過用戶指針減去 MemoryObject 結構體的大小獲得了，指向咱們之前自定義的結構體的地址，然後訪問其中的 retainCount 變量，來增加引用計數。

Release 方法也是一樣：

 1 void Release( void * ptr )
 2 {
 3     MemoryObject * o;
 4     char         * cptr;
 5     cptr  = ( char * )ptr;
 6     cptr -= sizeof( MemoryObject );
 7     o     = ( MemoryObject * )cptr;
 8     o->retainCount--:
 9     if( o->retainCount == 0 )
10     {
11         free( o );
12     }
13 }

當引用計數爲0時，釋放掉對象。

到此爲止，我們已經擁有了一個 基於c語言的引用計數內存管理機制。

所要做的就是 使用 Alloc 創建對象，在需要的時候 Retain，在不需要的時候 Release.

某些情況下 對象已經被其他函數引用（retain），但這時你已經不必在意該對象是否會被正確釋放，因爲你已經不再擁有它了（It may have been retained by another function, but then you don't have to care if it will be freed or not, as you don't own the object anymore）。