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Objective-C內存管理之引用計數

編輯：關於C語言

初學者在學習Objective-c的時候，很容易在內存管理這一部分陷入混亂狀態，很大一部分原因是沒有弄清楚引用計數的原理，搞不明白對象的引用數量，這樣就當然無法徹底釋放對象的內存了，蘋果官方文檔在內存管理這一部分說的非常簡單，只有三條准則：

當你使用new、alloc或copy方法創建一個對象時，該對象的保留指針為1，當不再使用該對象的時候，你應該想該對象發送一條release或autorelease消息，這樣，該對象在其壽命結束時將被銷毀。

當你通過其他方法獲得一個對象時，假設該對象的保留計數器為1，而且已經設置為自動釋放，那麼你不需要執行任何操作來確保該對象被銷毀。如果你打算在一段時間內擁有該對象，則需要保留它並確保它在操作完成時釋放它。

如果你保留了某個對象，就需要（最終）釋放或自動釋放該對象。必須保持retain方法和release方法的使用次數相同。

如果在寫代碼的時候遵守這些准則，可以避免內存洩露，但是如果僅靠對這些准則的“記憶”來寫代碼的話，恐怕自己心裡都不會有底，一旦遇到問題分析問題的時候很難從根本上找到問題出現的原因，本文分享了自己在理解引用計數時的分析過程，結合相關圖形，希望能讓大家深刻理解對象引用計數的原理。

遇到了問題？分析然後測試

當前對象的引用計數是多少呢？

為什麼要提出這個問題，因為很多人會搞混對象的指針數量與引用數量的關系，不理解這個問題就弄不明白對象的引用計數到底為多少，當然就無法正確釋放內存了。在說這個之前先簡單了解一下堆內存與棧內存的概念，

棧內存：由編譯器負責分配，存放局部環境中定義的基本變量的值，例如方法中的基本變量等，離開局部環境時會由編譯器自動釋放其內存空間。

堆內存：一般由程序員通過new或alloc等來手動分配，使用完後也需要程序員手動釋放，若程序員不釋放，程序結束時可能由OS回收。注意它與數據結構中的堆是兩回事。

變量名實際上是一個符號地址，在對程序編譯連接時由系統給每一個變量名分配一個內存地址。在程序中從變量中取值，實際上是通過變量名找到相應的內存地址，從其存儲單元中讀取數據。指針是一個特殊的變量，因為它存放的是一個變量的地址。如下圖所示：

　　上面這個內存模型相信大家都知道，指針與對象存在一個間接（指向）的關系，因此當指針指向一個對象的時候，很多人就會覺得這個指針引用到了該對象，進而就認為當指針指向一個對象的時候，該對象的引用計數就會加1，這種理解是一種感性的理解。實際上對於一個對象來說，它是不知道指向它的指針有多少個的，它的釋放僅僅依靠的是引用計數，那麼什麼是引用計數呢？在objective-c中，大部分對象都繼承於NSObject，NSObject包含一個用來保存引用數量的字段retainCount，說白了該字段就是引用計數，NSObject類的部分定義如下：

- (id)retain;

- (oneway void)release;

- (id)autorelease;

- (NSUInteger)retainCount;

- (NSString *)description;

因此，為了便於理解，我們可以把NSObject簡化為如下模型：

對象能否釋放就是判斷其引用次數是否為零，也就是判斷該對象的retainCount字段是否等於0，而指向該對象指針數量跟該對象retainCount字段的值並沒有關系，因此指針數量並不等於引用數量，當指針指向該對象的時候，僅僅是給該指針變量賦值了，並沒有修改對象的retainCount值，因此，指針指向一個對象的時候，該對象的引用計數是沒有改變的。

以上面那段代碼為例，我們調用Test對象的new方法的時候，會自動將retainCount的值設置為1，當我們將test1賦值給test2的時候，只是一個指針賦值，並沒有修改對象的retainCount值，所以引用計數不變，依舊為1。

測試用例：

Engine *engine1 = [Engine new];
        NSLog(@"通過new消息創建對象engine1：");
        //輸出engine1指針地址
        NSLog(@"engine1 address is %p.",engine1);
        //輸出engine1的retainCount
        NSLog(@"engine1 retainCount is %lu",(unsigned long)[engine1 retainCount]);
            
        Engine *engine2 = engine1;
        NSLog(@"將指針engine1復制給指針engine2：");
        //輸出engine2指針地址
        NSLog(@"engine2 address is %p.",engine2);
        //輸出engine1的retainCount
        NSLog(@"engine1 retainCount is %lu",(unsigned long)[engine1 retainCount]);
        //輸出engine2的retainCount
        NSLog(@"engine2 retainCount is %lu",(unsigned long)[engine2 retainCount]);
            
        Engine *engine3 = [engine1 retain];
        NSLog(@"通過retain消息獲得對象engine3：");
        //輸出engine3指針地址
        NSLog(@"engine3 address is %p.",engine3);
        //輸出engine1的retainCount
        NSLog(@"engine1 retainCount is %lu",(unsigned long)[engine1 retainCount]);
        //輸出engine2的retainCount
        NSLog(@"engine2 retainCount is %lu",(unsigned long)[engine2 retainCount]);
        //輸出engine3的retainCount
        NSLog(@"engine3 retainCount is %lu",(unsigned long)[engine3 retainCount]);
            
        [engine2 release];
        NSLog(@"給對象engine2發送消息release");
        NSLog(@"engine2 address is %p.",engine2);
        NSLog(@"engine2 retainCount is %lu.",(unsigned long)[engine2 retainCount]);

輸出結果如下：