ARC的实现原理

69 阅读 0 评论 46 点赞

我是靠谱客的博主风中纸飞机，最近开发中收集的这篇文章主要介绍ARC的实现原理，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

1、ARC的实现原理

我们都知道，ARC是编译器特性，程序在编译的时候，编译器帮我们在合适的地方插入retain、release等代码以管理对象的引用计数，从而达到自动管理对象生命周期的目的。

但是只有编译器是无法单独完成这一工作的，还需要OC运行时库的配合协助，因此ARC的实现工具主要包括：

LLVM编译器（clang 3.0以上）
OC运行时库493.9以上

2、__strong修饰符

使用 __strong 修饰变量的程序究竟是如何运行的

{
id __strong object = [[NSObject alloc] init];
}

转换后的模拟源代码为

/*编译器的模拟代码*/
id object = objc_msgSend(NSObjct,@selector(alloc));
objc_msgSend(object,@selector(init));
objc_release(object);

对象变量生成时，alloc和init分别进行了方法调用，对象变量作用域结束时调用objc_release方法释放对象变量，虽然ARC情况下不能使用release方法，但是由此可见编译器编译时在合适的地方插入了release。

在使用alloc、new、copy、mutableCopy以外的方法生成对象变量方法时会有什么不同

{
id __strong object = [NSMutableArray array];
}

调用array的类方法转换后如下

{
/*编译器的模拟代码*/
id object = objc_msgSend(NSMutableArray,@selector(array));
objc_retainAutoreleasedReturnValue(object);
objc_release(object);
}

中间的objc_retainAutoreleasedReturnValue(object)函数与之前的不同，它主要是起何作用的呢？

objc_retainAutoreleasedReturnValue(object)函数的作用：最优化程序运行

自己持有（retain）对象的函数，但它持有的应为返回注册在autoreleasepool中对象的方法或函数的返回值。

objc_retainAutoreleasedReturnValue函数与objc_autoreleasedReturnValue是成对出现的，现在看看NSMutableArray类的array类方法的编译器实现


+ (id)array {
return [[NSMutableArray alloc] init];
}

转换后的源代码


+ （id）array {
/*编译器的模拟代码*/
id obj = objc_msgSend(NSMutableArray,@selector(alloc));
objc_msgSend(obj,@selector(init));
return objc_autoreleaseReturnValue(obj);
}

通过objc_autoreleaseReturnValue函数将对象注册在自动释放池autoreleasepool中并返回，但是与objc_autorelease函数不同的是，objc_autoreleaseReturnValue函数一般不仅限于注册对象到autoreleasepool中去。

objc_autoreleaseReturnValue与objc_retainAutoreleasedReturnValue的配合使用，可以不将对象注册到autoreleasepool中而直接传递，达到最优化

objc_autoreleaseReturnValue函数会检查使用该函数的方法或者函数的调用方的执行命令列表，如果调用方在调用该函数或方法之后，紧接着调用了objc_retainAutoreleasedReturnValue函数，那么将不再将对象注册到autoreleasepool中去，而直接将对象传递给调用方。

相比于objc_retain函数来说objc_retainAutoreleasedReturnValue函数在返回一个即使没有注册到autoreleasepool中的对象，也能正确的获取对象。

3、__weak修饰符

weak解析可参考下面这篇链接：
weak属性修饰词解析

这里主要讲解下__weak与__unsafe_unretained的区别

{
id _weak object = [[NSObject alloc] init];
}

转换后的模拟源代码为

{
/* 编译器的模拟代码 */
id object;
id tmp = objc_msgSend(NSObject, @selector(alloc));
objc_msgSend(tmp, @selector(init));
objc_initWeak(&object, tmp);
objc_release(tmp);
objc_destoryWeak(&object);
}

自己生成并且持有的对象通过objc_initWeak函数赋值给__weak修饰符的变量，但是编译器判断并没有对其进行持有，因此该对象通过objc_release函数被释放和废弃。
随后通过objc_destoryWeak将引用废弃对象的附有__weak 修饰符的变量置为nil

{
id __unsafe_unretained object = [[NSObject alloc] init];
}

转换后的模拟源代码为

 {
/*编译器的模拟代码*/
id object = objc_msgSend(NSObject, @selector(alloc));
objc_msgSend(object, @selector(init));
objc_release(tmp);
}

可见通过__unsafe_unretained修饰的变量引用了对象但是并不持有对象，对象在释放和废弃后，并没有调用被__unsafe_unretained修饰的变量的objc_destoryWeak函数，因此该对象的悬垂指针被赋值给变量object，导致引用变量object时发生奔溃。

带有__weak修饰符的变量，其引用的对象已经注册到autoreleasepool中

如果不是直接赋值，而是通过使用__weak修饰符来引用变量时

{
id __weak object = obj;
NSLog(@"%@",object);
}

转换后的模拟源代码为

/*编译器的模拟代码*/
{
id object;
objc_initWeak(&object, obj);
id temp = objc_loadWeakRetained(&object);
objc_autorelease(temp);
NSLog(@"%@", temp);
objc_destoryWeak(&object);
}

明显增加了objc_loadWeakRetained与objc_autorelease函数调用，他们的主要作用是：

objc_loadWeakRetained函数取出__weak修饰符变量引用的对象并且retain
objc_autorelease函数将引用的对象注册到autoreleasepool中

因此，使用__weak修饰符引用的对象都被注册到autoreleasepool中，在@autoreleasepool块结束之前都可以放心使用，大量使用__weak修饰符的变量，导致注册到autoreleasepool中的对象也大量地增加。所以在使用__weak修饰符引用的变量时，最好先暂时用__strong修饰符的变量进行引用后再使用。

2种不能使用__weak修饰符的情况

重写了retain/release的类，例如NSMachPort类
当allowsWeakReference/retainWeakReference实例方法返回NO时

4、__autoreleasing修饰符

__autoreleasing修饰符变量引用的对象，相当于在MRC情况下调用对象的autorelease方法

对于alloc、new、copy、mutableCopy如何实现的

@autoreleasepool{
id __autoreleasing object = [[NSObject alloc] init];
}

转换后的模拟源代码为

{
/*编译器的模拟代码*/
id pool = objc_autoreleasePoolPush();
id object = objc_msgSend(NSObjct, @selector(alloc));
objc_msgSend(object, @selector(init));
//调用autorelease方法
objc_autorelease(object);
id pool = objc_autoreleasePoolPop();
}

NSMutableArray类种的array方法如何实现autorelease功能

@autoreleasepool{
id __autoreleasing object = [NSMutableArray array];
}

转化后的模拟源代码为：

{
/*编译器的模拟代码*/
id pool = objc_autoreleasePoolPush();
id object = objc_msgSend(NSMutableArray, @selector(array));
objc_retainAutoreleasedReturnValue(object);
//调用autorelease方法
objc_autorelease(object);
id pool = objc_autoreleasePoolPop();
}

除了持有对象的方法从alloc变成了objc_retainAutoreleasedReturnValue函数，但是注册到autoreleasepool的方法没有变化，都是调用了objc_autorelease函数。