Objective-C 之ARC实现

苹果的官方说明中称，ARC是“由编译器进行内存管理”的，可是实际上只有编译其是没法彻底胜任的，再次基础上还须要Objective-C运行时库的协助。 也就是说，ARC由如下工具、库来实现。

• clang（LLVM编辑器）
• objc4 Objective-C 运行时库

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__strong 修饰符

{
    id __strong obj = [[NSObject alloc] init];
}
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～～本人是c/cpp小白，没有编译成功，没看到汇编输出TAT～～

以上代码编译器的模拟代码：

/** 编译器的模拟代码 */
id obj = objc_msgSend(NSObject, @selector(alloc));
objc_msgSend(obj,@selector(init));
objc_release(obj);
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如上所示，调用了2次objc_msgSend方法，变量的做用域结束时经过objc_release释放对象。虽然ARC有效时不能使用release方法，但由此可知编译器自动插入了release。

使用alloc/new/copy/mutableCopy之外的方法时：

{
	id __strong obj = [NSMutableArray array];
}
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编译器的模拟代码以下：

/** 编译器的模拟代码 */
id obj = objc_msgSend(NSMutableArray,@selector(array));
objc_retainAutoreleasedReturnValue(obj);
objc_release(obj);
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其中的objc_retainAutoreleasedReturnValue函数主要用于优化程序运行，它用于本身持有（retain）对象的函数，但它持有的对象应为返回注册在autoreleasepool中对象的方法，或是函数的返回值。在调用alloc/new/copy/mutableCopy之外的方法，由编译器插入该函数。

与 objc_retainAutoreleaseReturnValue函数相对的函数为objc_autoreleaseReturnValue函数。它用于alloc/new/copy/mutableCopy方法之外的NSMutableArray类的array类方法等返回对象的实现上。

+ (id) array
{
	return [[NSArray alloc] init];
}
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转换后

+ (id) array
{
	id obj = objc_msgSend(NSArray,@selector(alloc));
	objc_msgSend(obj,@selector(init));
	return objc_autoreleaseReturnValue(obj);
}
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返回注册到autoreleasepool中对象的方法使用了objc_autoreleaseReturValue函数返回注册到autoreleasepool中的对象。可是objc_autoreleaseReturValue函数同objc_autorelease函数不一样，通常不只限于注册对象到autoreleasepool中。

objc_autoreleaseReturValue函数会检查使用该函数的方法或函数调用方的执行命令列表。若是方法或函数的调用方在调用了方法或函数后紧接着调用objc_retainAutoreleasedReturnValue()函数，那么就不将返回的对象注册到autoreleasepool中，而直接传递到方法或函数的调用方。objc_retainAutoreleasedReturnValue函数与objc_retain函数不一样，它即使不注册到autoreleasepool中而返回对象，也可以正确地获取对象。

经过objc_autoreleaseReturnValue函数和objc_retainAutoreleasedReturnValue函数的协做，能够不讲对象注册到autoreleasepool中而直接传递，这一过程达到了最优化。

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__weak 修饰符

• 若附有__weak修饰符的变量所引用的对象被废弃，则将nil赋值给该变量。
• 使用附有__weak修饰符的变量，便是使用注册到了autoreleasepool中的对象。

{
	id __weak obj1 = obj;
}
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/** 编译器的模拟代码 */
id obj1;
objc_initWeak(&obj1,obj);
objc_destroyWeak(&obj1);
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经过objc_initWeak函数初始化附有__weak修饰符的变量，在变量做用域结束时经过objc_destroyWeak函数释放该变量。

如如下源码所示，objc_initWeak函数将附有__weak修饰符的变量初始化为0后，会将赋值的对象做为参数调用objc_storeWeak函数。

obj1 = 0;
objc_storeWeak(&obj1,obj);
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objc_destroyWeak函数将0做为参数调用objc_storeWeak函数。

objc_storeWeak(&obj1,0);
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即前面的源代码和如下代码相同：

id obj1;
obj1 = 0;
objc_storeWeak(&obj1,obj);
objc_storeWeak(&obj1,0);
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objc_weakStore函数把第二参数的复制对象的地址做为键值，将第一参数的附有__weak修饰符的变量的地址注册到weak表中，若是第二参数为0，则把变量的地址从weak表中删除。

weak表与引用计数表相同，做为散列表被实现。若是使用weak表，将废弃对象的地址做为键值进行检索，能高速地获取对应的附有__weak修饰符的变量的地址。另外，因为一个对象能够同时赋值给多个附有__weak修饰符的变量中，因此对于一个键值，可注册多个变量的地址。

释放对象时，废弃谁都不持有的对象，经过objc_release函数释放。

1. objc_release
2. 由于计数为0，因此执行dealloc
3. _objc_rootDealloc
4. object_dispose
5. objc_destructInstanse
6. objc_clear_deallocating

对象被废弃时最后调用的objc_clear_deallocating函数动做以下：

1. 从weak表中获取废弃对象的地址为键值的记录。
2. 将包含在记录中的全部附有__weak修饰符变量的地址，赋值为nil
3. 从weak表中删除该记录。
4. 从引用计数表中删除废弃对象的地址做为键值的记录。

根据以上步骤，前面说的若是附有__weak修饰符的变量所引用的对象被废弃，则将nil赋值给该变量这一功能即被实现。由此可知，若是大量使用附有__weak修饰符的变量，则会消耗相应的CPU资源，对此只在须要避免循环引用的时候使用__weak修饰符。

使用__weak修饰符时，如下代码会引发编译器警告

{
    id __weak obj = [[NSObject alloc] init];
    NSLog(@"obj = %@",obj);
}

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编译结果以下：

Assigning retained object to weak variable; object will be released after assignment
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编译器模拟代码以下：

id obj;
id temp = objc_msgSend(NSObject,@selector(alloc));
objc_msgSend(temp,@selector(init));
objc_initWeak(&obj,temp);
objc_release(temp);
objc_destroyWeak(&obj);
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运行结果以下：

2017-12-07 19:37:24.075939+0800 ImageOrientation[10963:3581164] obj = (null)
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使用附有__weak修饰符的变量，便是使用注册到autoreleasepool中的对象。

{
	id __weak obj1 = obj;
	NSLog(@"%@",obj1);
}
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该代码能够转换为以下形式:

/** 编译器模拟代码*/
id obj1;
objc_initWeak(&obj1,obj);
id temp = objc_loadWeakRetained(&obj1);
objc_autorelease(temp);
NSLog(@"%@",obj1);
objc_destroyWeak(&obj1);
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与赋值时相比，在使用附有__weak修饰符变量的情形下，增长了对objc_loadWeakRetained函数和objc_autorelease函数的调用。这些函数的动做以下：

1. objc_loadWeakRetained函数取出附有__weak修饰符变量所引用的对象并retain
2. objc_autorelease函数将对象注册到autoreleasepool中。

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__autoreleasing 修饰符

将对象赋值给附有__autoreleasing修饰符的变量等同于MRC时调用对象的autorelease方法。

@autoreleasepool{
	id __autoreleasing obj = [[NSObject alloc] init];
}
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模拟代码以下：

/** 编译器的模拟代码 */
id pool = objc_autoreleasePoolPush();
id obj = objc_msgSend(NSObject,@selector(alloc));
objc_msgSend(obj,@selector(init));
objc_autoreleas(obj);
objc_autoreleasePoolPop(pool);
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alloc/new/copy/mutableCopy以外的方法实现：

@autoreleasepool{
	id __autoreleasing obj = [NSMutableArray array];
}
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/** 编译器的模拟代码 */
id pool = objc_autoreleasePoolPush();
id obj = objc_msgSend(NSMutableArray,@selector(array));
objc_retainAutorelesedReturnedValue(obj);
objc_autorelease(obj);
objc_autoreleasePoolPop(pool);
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引用计数

获取引用计数的函数为CFGetRetainCount

例如：

{
    id __strong  obj = [[NSObject alloc] init];
    NSLog(@"retainCount = %ld",CFGetRetainCount((__bridge CFTypeRef)obj));
}

结果为1
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{
    id __strong  obj = [[NSObject alloc] init];
    id __weak obj1 = obj;
    NSLog(@"retainCount = %ld",CFGetRetainCount((__bridge CFTypeRef)obj));
}

结果为2
复制代码

{
    id __strong  obj = [[NSObject alloc] init];
    id __autoreleaing obj1 = obj;
    NSLog(@"retainCount = %ld",CFGetRetainCount((__bridge CFTypeRef)obj));
}

结果为2
复制代码

{
    id __strong  obj = [[NSObject alloc] init];
    @autoreleasepool{
    	id __autoreleaing obj1 = obj;
    	NSLog(@"retainCount = %ld",CFGetRetainCount((__bridge CFTypeRef)obj));
}
    }
    NSLog(@"retainCount = %ld",CFGetRetainCount((__bridge CFTypeRef)obj));
}
    

结果为2和1
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