• iOS中常见 Crash 及解决方案


    一、访问了一个已经被释放的对象

    在不使用 ARC 的时候,内存要自己管理,这时重复或过早释放都有可能导致 Crash。

    例子

    NSObject * aObj = [[NSObject alloc] init];

    [aObj release];

    NSLog(@"%@", aObj);

    原因

    aObj 这个对象已经被释放,但是指针没有置空,这时访问这个指针指向的内存就会 Crash。

    解决办法

    • 使用前要判断非空,释放后要置空。正确的释放应该是:

    [aObj release];

    aObj = nil;

    由于ObjC的特性,调用 nil 指针的任何方法相当于无作用,所以即使有人在使用这个指针时没有判断至少还不会挂掉。

    在ObjC里面,一切基于 NSObject 的对象都使用指针来进行调用,所以在无法保证该指针一定有值的情况下,要先判断指针非空再进行调用。

    if (aObj) {

        //...

    }

    常见的如判断一个字符串是否为空:

    if (aString && aString.length > 0) {//...}

     

    • 适当使用 autorelease。有些时候不能知道自己创建的对象什么时候要进行释放,可以使用 autoRelease,但是不鼓励使用。因为 autoRelease 的对象要等到最近的一个 autoReleasePool 销毁的时候才会销毁,如果自己知道什么时候会用完这个对象,当然立即释放效率要更高。如果一定要用 autoRelease 来创建大量对象或者大数据对象,最好自己显式地创建一个 autoReleasePool,在使用后手动销毁。以前要自己手动初始化 autoReleasePool,现在可以用以下写法:

    @autoreleasepool{

        for (int i = 0; i < 100; ++i) {

            NSObject * aObj = [[[NSObject alloc] init] autorelease];

            //....

        }

    }

    二、访问数组类对象越界或插入了空对象

    NSMutableArray/NSMutableDictionary/NSMutableSet 等类下标越界,或者 insert 了一个 nil 对象。

    原因

    一个固定数组有一块连续内存,数组指针指向内存首地址,靠下标来计算元素地址,如果下标越界则指针偏移出这块内存,会访问到野数据,ObjC 为了安全就直接让程序 Crash 了。

    而 nil 对象在数组类的 init 方法里面是表示数组的结束,所以使用 addObject 方法来插入对象就会使程序挂掉。如果实在要在数组里面加入一个空对象,那就使用 NSNull。

    [array addObject:[NSNull null]];

     

    解决办法

    使用数组时注意判断下标是否越界,插入对象前先判断该对象是否为空。

    if (aObj) {

        [array addObject:aObj];

    }

    可以使用 Cocoa 的 Category 特性直接扩展 NSMutable 类的 Add/Insert 方法。比如:

    @interface NSMutableArray (SafeInsert)

    -(void) safeAddObject:(id)anObject;

    @end

    @implementation NSMutableArray (SafeInsert)

    -(void) safeAddObject:(id)anObject {

        if (anObject) {

            [self addObject:anObject];

        }

    }

    @end

    这样,以后在工程里面使用 NSMutableArray 就可以直接使用 safeAddObject 方法来规避 Crash。

    三、访问了不存在的方法

    ObjC 的方法调用跟 C++ 很不一样。 C++ 在编译的时候就已经绑定了类和方法,一个类不可能调用一个不存在的方法,否则就报编译错误。而 ObjC 则是在 runtime 的时候才去查找应该调用哪一个方法。

    这两种实现各有优劣,C++ 的绑定使得调用方法的时候速度很快,但是只能通过 virtual 关键字来实现有限的动态绑定。而对 ObjC 来说,事实上他的实现是一种消息传递而不是方法调用。

    [aObj aMethod];

     

    这样的语句应该理解为,像 aObj 对象发送一个叫做 aMethod 的消息,aObj 对象接收到这个消息之后,自己去查找是否能调用对应的方法,找不到则上父类找,再找不到就 Crash。由于 ObjC 的这种特性,使得其消息不单可以实现方法调用,还能紧系转发,对一个 obj 传递一个 selector 要求调用某方法,他可以直接不理会,转发给别的 obj 让别的 obj 来响应,非常灵活。

    例子

    [self methodNotExists];

    调用一个不存在的方法,可以编译通过,运行时直接挂掉,报 NSInvalidArgumentException 异常:

    -[WSMainViewController methodNotExist]: unrecognized selector sent to instance 0x1dd96160

    2013-10-23 15:49:52.167 WSCrashSample[5578:907] *** Terminating app due to uncaught exception 'NSInvalidArgumentException', reason: '-[WSMainViewController methodNotExist]: unrecognized selector sent to instance 0x1dd96160'

    解决方案

    像这种类型的错误通常出现在使用 delegate 的时候,因为 delegate 通常是一个 id 泛型,所以 IDE 也不会报警告,所以这种时候要用 respondsToSelector 方法先判断一下,然后再进行调用。

    if ([self respondsToSelector:@selector(methodNotExist)]) {

        [self methodNotExist];

    }

    四、字节对齐

    可能由于强制类型转换或者强制写内存等操作,CPU 执行 STMIA 指令时发现写入的内存地址不是自然边界,就会硬件报错挂掉。iPhone 5s 的 CPU 从32位变成64位,有可能会出现一些字节对齐的问题导致 Crash 率升高的。

    例子

    char *mem = malloc(16); // alloc 16 bytes of data

    double *dbl = mem + 2;

    double set = 10.0;

    *dbl = set;

    像上面这段代码,执行到

    *dbl = set;

    这句的时候,报了 EXC_BAD_ACCESS(code=EXC_ARM_DA_ALIGN) 错误。

    原因

    要了解字节对齐错误还需要一点点背景知识,知道的童鞋可以略过直接看后面了。


    背景知识

    计算机最小数据单位是bit(位),也就是0或1。

    而内存空间最小单元是byte(字节),一个byte为8个bit。

    内存地址空间以byte划分,所以理论上访问内存地址可以从任意byte开始,但是事实上我们不是直接访问硬件地址,而是通过操作系统的虚拟内存地址来访问,虚拟内存地址是以字为单位的。一个32位机器的字长就是32位,所以32位机器一次访问内存大小就是4个byte。再者为了性能考虑,数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。原因在于,为了访问未对齐的内存,处理器需要作两次内存访问;而对齐的内存访问仅需要一次访问。

    举一个栗子:

    struct foo {

        char aChar1;

        short aShort;

        char aChar2;

        int i;

    };

    上面这个结构体,在32位机器上,char 长度为8位,占一个byte,short 占2个byte, int 4个byte。

    如果内存地址从 0 开始,那么理论上顺序分配的地址应该是:

    aChar1 0x00000000

    aShort 0x00000001

    aChar2 0x00000003

    i      0x00000004

    但是事实上编译后,这些变量的地址是这样的:

    aChar1 0x00000000

    aShort 0x00000002

    aChar2 0x00000004

    i      0x00000008

    这就是 aChar1 和 aChar2 都被做了内存对齐优化,都变成 2 byte 了。


    解决办法

    使用 memcpy 来作内存拷贝,而不是直接对指针赋值。对上面的例子作修改就是:

    char *mem = malloc(16); // alloc 16 bytes of data

    double *dbl = mem + 2;

    double set = 10.0;

    memcpy(dbl, &set, sizeof(set));

    改用 memcpy 之后运行就不会有问题了,这是因为 memcpy 自己的实现就已经做了字节对齐的优化了。我们来看glibc2.5中的memcpy的源码:

    void *memcpy (void *dstpp, const void *srcpp, size_t len) {

        unsigned long int dstp = (long int) dstpp;

        unsigned long int srcp = (long int) srcpp;

        if (len >= OP_T_THRES) {

          len -= (-dstp) % OPSIZ;

          BYTE_COPY_FWD (dstp, srcp, (-dstp) % OPSIZ);

          PAGE_COPY_FWD_MAYBE (dstp, srcp, len, len);

          WORD_COPY_FWD (dstp, srcp, len, len);

        }

        BYTE_COPY_FWD (dstp, srcp, len);

        return dstpp;

    }

    分析这个函数,首先比较一下需要拷贝的内存块大小,如果小于 OP_T_THRES (这里定义为 16),则直接字节拷贝就完了,如果大于这个值,视为大内存块拷贝,采用优化算法。

    len -= (-dstp) % OPSIZ;

    BYTE_COPY_FWD (dstp, srcp, (-dstp) % OPSIZ);

    // #define OPSIZ   (sizeof(op_t))

    // enum op_t

    OPSIZE 是 op_t 的长度,op_t 是字的类型,所以这里 OPSIZE 是获取当前平台的字长。

    dstp 是内存地址,内存地址是按byte来算的,对内存地址 unsigned long 取负数再模 OPSIZE 得到需要对齐的那部分数据的长度,然后用字节拷贝做内存对齐。取负数是因为要以dstp的地址作为起点来进行复制,如果直接取模那就变成0作为起点去做运算了。

    对 BYTE_COPY_FWD 这个宏的源码有兴趣的同学可以看看这篇:BYTE_COPY_FWD 源码解析(感谢 @raincai 同学提醒)

    http://www.justinyan.me/post/1689

    这样对齐了之后,再做大数据量部分的拷贝:

    PAGE_COPY_FWD_MAYBE (dstp, srcp, len, len);

    看这个宏的源码,尽可能多地作页拷贝,剩下的大小会写入len变量。

    /////////////////////////////////////////////////

    #if PAGE_COPY_THRESHOLD

    #include

    #define PAGE_COPY_FWD_MAYBE(dstp, srcp, nbytes_left, nbytes)              

      do                                          

        {                                        

          if ((nbytes) >= PAGE_COPY_THRESHOLD &&                      

          PAGE_OFFSET ((dstp) - (srcp)) == 0)                    

        {                                    

          /* The amount to copy is past the threshold for copying        

             pages virtually with kernel VM operations, and the          

             source and destination addresses have the same alignment.  */    

          size_t nbytes_before = PAGE_OFFSET (-(dstp));              

          if (nbytes_before != 0)                        

            {                                    

              /* First copy the words before the first page boundary.  */    

              WORD_COPY_FWD (dstp, srcp, nbytes_left, nbytes_before);        

              assert (nbytes_left == 0);                      

              nbytes -= nbytes_before;                        

            }                                    

          PAGE_COPY_FWD (dstp, srcp, nbytes_left, nbytes);            

        }                                    

        } while (0)

    /* The page size is always a power of two, so we can avoid modulo division.  */

    #define PAGE_OFFSET(n)  ((n) & (PAGE_SIZE - 1))

    #else

    #define PAGE_COPY_FWD_MAYBE(dstp, srcp, nbytes_left, nbytes) /* nada */

    #endif

    PAGE_COPY_FWD 的宏定义:

    #define PAGE_COPY_FWD   (       dstp,

        srcp,

        nbytes_left,

        nbytes

    )      

    Value:

    ((nbytes_left) = ((nbytes) -                              

                (__vm_copy (__mach_task_self (),                  

                    (vm_address_t) srcp, trunc_page (nbytes),    

                    (vm_address_t) dstp) == KERN_SUCCESS          

                 ? trunc_page (nbytes)                    

                 : 0)))

    页拷贝剩余部分,再做一下字拷贝:

    #define WORD_COPY_FWD   (       dst_bp,

    src_bp,

    nbytes_left,

    nbytes

         )      

            Value:

         do                                        

          {                                        

            if (src_bp % OPSIZ == 0)                            

              _wordcopy_fwd_aligned (dst_bp, src_bp, (nbytes) / OPSIZ);        

               else                                  

            _wordcopy_fwd_dest_aligned (dst_bp, src_bp, (nbytes) / OPSIZ);      

                src_bp += (nbytes) & -OPSIZ;                        

                dst_bp += (nbytes) & -OPSIZ;                        

                (nbytes_left) = (nbytes) % OPSIZ;                      

              } while (0)

    再再最后就是剩下的一点数据量了,直接字节拷贝结束。memcpy 可以用来解决内存对齐问题,同时对于大数据量的内存拷贝,使用 memcpy 效率要高很多,就因为做了页拷贝和字拷贝的优化。

    • 或者尽量避免这种内存不对齐的情况,像这个例子,只要把 +2 改成 +4,内存就对齐了。当然具体还得看逻辑实现的需要。

    char *mem = malloc(16); // alloc 16 bytes of data

    double *dbl = mem + 4;

    double set = 10.0;

    *dbl = set;

    References

    ARM Hacking: EXC_ARM_DA_ALIGN exception

    http://www.galloway.me.uk/2010/10/arm-hacking-exc_arm_da_align-exception/

    GlibC 2.18 memcpy source code

    http://fossies.org/dox/glibc-2.18/string_2memcpy_8c_source.html

    五、堆栈溢出

    一般情况下应用程序是不需要考虑堆和栈的大小的,总是当作足够大来使用就能满足一般业务开发。但是事实上堆和栈都不是无上限的,过多的递归会导致栈溢出,过多的 alloc 变量会导致堆溢出。

    例子

    不得不说 Cocoa 的内存管理优化做得挺好的,单纯用 C++ 在 Mac 下编译后执行以下代码,递归 174671 次后挂掉:

    #include

    #include

    void test(int i) {

        void* ap = malloc(1024);

        std::cout

    而在 iOS 上执行以下代码则怎么也不会挂,连 memory warning 都没有:

    - (void)stackOverFlow:(int)i {

        char * aLeak = malloc(1024);

        NSLog(@"try %d", ++i);

        [self stackOverFlow:i];

    }

    而且如果 malloc 的大小改成比 1024 大的如 10240,其内存占用的增长要远慢于 1024。这大概要归功于 Cocoa 的 Flyweight 设计模式,不过暂时还没能真的理解到其优化原理,猜测可能是虽然内存空间申请了但是一直没用到,针对这种循环 alloc 的场景,做了记录,等到用到内存空间了才真正给出空间。

    原理

    iOS 内存布局如下图所示:

    在应用程序分配的内存空间里面,最低地址位是固定的代码段和数据段,往上是堆,用来存放全局变量,对于 ObjC 来说,就是 alloc 出来的变量,都会放进这里,堆不够用的时候就会往上申请空间。最顶部高地址位是栈,局部的基本类型变量都会放进栈里。 ObjC 的对象都是以指针进行操控的,局部变量的指针都在栈里,全局的变量在堆里,而无论是什么指针,alloc 出来的都在堆里,所以 alloc 出来的变量一定要记得 release。

    对于 autorelease 变量来说,每个函数有一个对应的 autorelease pool,函数出栈的时候 pool 被销毁,同时调用这个 pool 里面变量的 dealloc 函数来实现其内部 alloc 出来的变量的释放。

    六、多线程并发操作

    这个应该是全平台都会遇到的问题了。当某个对象会被多个线程修改的时候,有可能一个线程访问这个对象的时候另一个线程已经把它删掉了,导致 Crash。比较常见的是在网络任务队列里面,主线程往队列里面加入任务,网络线程同时进行删除操作导致挂掉。

    例子

    这个真要写比较完整的并发操作的例子就有点复杂了。

    解决方法

    • 加锁

    • NSLock普通的锁,加锁的时候 lock,解锁调用 unlock。

    - (void)addPlayer:(Player *)player {

       if (player == nil) return;

            NSLock* aLock = [[NSLock alloc] init];

            [aLock lock];

            [players addObject:player];

            [aLock unlock];

       }

    }

    可以使用标记符 @synchronized 简化代码:

    - (void)addPlayer:(Player *)player {

       if (player == nil) return;

       @synchronized(players) {

          [players addObject:player];

       }

    }

    • NSRecursiveLock 递归锁使用普通的 NSLock 如果在递归的情况下或者重复加锁的情况下,自己跟自己抢资源导致死锁。Cocoa 提供了 NSRecursiveLock 锁可以多次加锁而不会死锁,只要 unlock 次数跟 lock 次数一样就行了。

    • NSConditionLock 条件锁多数情况下锁是不需要关心什么条件下 unlock 的,要用的时候锁上,用完了就 unlock 就完了。Cocoa 提供这种条件锁,可以在满足某种条件下才解锁。这个锁的 lock 和 unlock, lockWhenCondition 是随意组合的,可以不用对应起来。

    • NSDistributedLock 分布式锁这是用在多进程之间共享资源的锁,对 iOS 来说暂时没用处。

    • 无锁

      放弃加锁,采用原子操作,编写无锁队列解决多线程同步的问题。酷壳有篇介绍无锁队列的文章可以参考一下:无锁队列的实现

      http://coolshell.cn/articles/8239.html

    • 使用其他备选方案代替多线程:Operation Objects, GCD, Idle-time notifications, Asynchronous functions, Timers, Separate processes。

    References

    Threading Programming Guide

    http://t.cn/Rcp9lrc

    七、Repeating NSTimer

    如果一个 Timer 是不停 repeat,那么释放之前就应该先 invalidate。非repeat的timer在fired的时候会自动调用invalidate,但是repeat的不会。这时如果释放了timer,而timer其实还会回调,回调的时候找不到对象就会挂掉。

    原因

    NSTimer 是通过 RunLoop 来实现定时调用的,当你创建一个 Timer 的时候,RunLoop 会持有这个 Timer 的强引用,如果你创建了一个 repeating timer,在下一次回调前就把这个 timer release了,那么 runloop 回调的时候就会找不到对象而 Crash。

    解决方案

    我写了个宏用来释放Timer

    /*

    * 判断这个Timer不为nil则停止并释放

    * 如果不先停止可能会导致crash

    */

    #define WVSAFA_DELETE_TIMER(timer) {

        if (timer != nil) {

            [timer invalidate];

            [timer release];

            timer = nil;

        }

    }

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/fengmin/p/5887448.html
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