ObjC(ObjectiveC)的内存管理之实例分析

作者：菩提树下的杨过
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ObjC(Objective-C)的内存管理之-实例分析

注：这是《Objective-C基础教程》一书上的实例，但是原书限于篇幅，分析得比较简单，初次阅读看得比较费劲，这里展开详细讨论一下。

场景：有二个类Car和Engine，即“汽车”和“引擎”。

先来看最初的版本：

Engine.h

1 #import <Cocoa/Cocoa.h>
2 
3 @interface Engine : NSObject
4 
5 @property int flag;
6 
7 @end // Engine

Engine.m

 1#import "Engine.h"
 2
 3@implementation Engine
 4
 5@synthesize flag;
 6
 7- (NSString *) description
 8{
 9    return ([NSString stringWithFormat:@"I am engine %d,my retainCount=%d",flag,[self retainCount]]);
10} // description
11
12
13-(void) dealloc
14{
15    NSLog(@"this engine %d is going to die.",flag);
16    [super dealloc];
17    NSLog(@"this engine %d is dead.",flag);
18}
19@end // Engine

代码不复杂，略加解释：Engine类有一个flag属性，用于后面辅助输出时区分当前引擎的唯一标识。然后就是description方法(相当 于c#中Object的toString()方法)，用于返回一个描述自身的字符串。最后就是dealloc方法，用于清理自身所用的资源。

Car.h

 1 #import <Cocoa/Cocoa.h>
 2 
 3 #import    "Engine.h"
 4 
 5 @interface Car : NSObject
 6 {
 7     Engine *engine;    
 8 }
 9 
10 @property int flag;
11 
12  - (void) setEngine: (Engine *) newEngine;
13 
14  - (Engine *) engine;
15 
16 @end // Car

Car.m

 1#import "Car.h"
 2#import "Engine.h"
 3
 4
 5@implementation Car
 6
 7@synthesize flag;
 8
 9- (id) init
10{
11    if (self = [super init]) {
12        engine = [Engine new]; //每辆汽车诞生时，先预设了一个空的引擎（flag=0的engine），这个对象最终也需要释放！       
13    }
14    return (self);
15} // init
16
17
18- (Engine *) engine
19{
20    return (engine);
21} // engine
22
23
24- (void) setEngine: (Engine *) newEngine
25{
26    engine = newEngine;    
27} // setEngine
28
29
30-(void) dealloc
31{    
32    NSLog(@"the car %d is going to die.",flag);
33    NSLog(@"%@",engine);
34    [engine release];//释放附属资源：引擎    
35    [super dealloc];
36    NSLog(@"the car %d is dead.",flag);
37}
38
39@end // Car

解释一下：init方法中，给每辆汽车在出厂时预置了一个默认的引擎（其flag值为默认值0），然后setEngine方法用于给汽车设置新引擎，最后dealloc中，汽车销毁时会附带release自己的引擎。

先来考虑第一种情况：

有一辆汽车，给它安装了新引擎，使用完后汽车销毁，但是引擎还能拿出来做其它用途（比如给其它汽车使用之类），最后新引擎也用完了，销毁！

1Car *car1 = [Car new];
2car1.flag  = 1;
3Engine *engine1 = [Engine new];
4engine1.flag = 1;
5[car1 setEngine:engine1];
6[car1 release];    
7NSLog(@"%@",engine1);//这里模拟引擎做其它用途    
8[engine1 release];

以上代码至少有二个问题：

1.1 Car在构造函数init里，预置的默认引擎(即flag=0的引擎)最后未被释放

1.2 Car在dealloc方法中，已经释放了engine，所以Car释放后，该引擎也就跟着灰飞烟灭了，没办法再做其它用途。所以第7,8行代码根本没办法运行，会直接报错！这比内存泄漏更严重。

先来解决最严重的第2个问题，至少让它跑起来再说，根源在于：Car销毁时，附带把engine也给release了！解决它的途径有二种：

1、去掉Car.m类dealloc中的[engine release]，但是本着“自家的孩子自己管”的原则，不推荐这种不负责任的做法。

2、在setEngine方法中，人工调用[newEngine retain]方法，让引擎的引用计数加1，这样正好可抵消Car.m类dealloc方法中[engine release]带来的影响(一加一减，正好抵消！)。

于是Car.m中的setEngine方法有了第二个版本：

1- (void) setEngine: (Engine *) newEngine
2{
3    engine = [newEngine retain];    
4} // setEngine

再次编译，总算通过了，也能运行了。先把问题1.1丢到一边，再来考虑第二种情况：

又有一辆汽车，安装了新引擎engine1，然后试了一下，觉得不爽，于是把engine1丢了，然后又换了另一个引擎engine2（喜新厌旧！）

 1Car *car1 = [Car new];
 2car1.flag = 1;
 3Engine *engine1 = [Engine new];
 4engine1.flag = 1;
 5[car1 setEngine:engine1];//换新引擎engine1        
 6[engine1 release];//觉得不爽，于是把engine1扔了
 7
 8Engine *engine2 = [Engine new];
 9engine2.flag = 2;
10[car1 setEngine:engine2];//又换了新引擎engine2
11
12[car1 release];//使用完以后，car1报废
13[engine2 release];//新引擎engine2当然也不再需要了

同样有二个问题：

2.1 engine1先被new了一次，然后在setEngine中又被retain了一次，也就是说其retainCount为2，虽然代码中后来release了一次，但是也只能让retainCount减到1，并不能销毁！

2.2 刚才1.1中所说的问题依然存在，即Car在init方法中预置的默认引擎engine0，始终被无视了，未得到解脱。

可能，你我都想到了，在setEngine方法中，可以先把原来的旧引擎给干掉，然后再把新引擎挂上去，这样就ok了! 好吧，setEngine的第三个版本出现了：

1- (void) setEngine: (Engine *) newEngine
2{
3    [engine release];
4    engine = [newEngine retain];    
5} // setEngine

貌似皆大欢喜了，但是事情还没完，又有新情况了：第三种情况

有二辆汽车Car1与Car2，Car1换了新引擎engine1，然后跑去跟Car2显摆，Car2觉得新引擎不错，于是要求跟Car1共用新引 擎engine1，但问题是：在Car2尚未下手前，engine1已经被某人(可能是car1自己，也可能是车主main()函数)给抛弃了！

 1Engine *engine1 = [Engine new];//engine1.retainCount=1
 2engine1.flag = 1;
 3    
 4Car *car1 = [Car new];
 5car1.flag = 1;
 6    
 7Car *car2 = [Car new];
 8car2.flag = 2;
 9    
10[car1 setEngine:engine1];//car1换了新引擎engine1    
11[engine1 release];//然后很快又抛弃了它
12    
13[car2 setEngine:[car1 engine]];//car2要跟car1共用engine1
14    
15//最后car1跟car2都被车主main函数给扔了
16[car2 release];
17[car1 release];

问题：在16行[car2 release]时，car2已经彻底把engine1给销毁了（也许car2忘记了，engine1是它跟car1共同的财产），于是紧接着[car1 release]时，car1的dealloc方法在[engine release]时，意外发现engine1已经不在人世了，最终它愤怒了，整个程序也就罢工了！

setEngine的最后一个版本

1- (void) setEngine: (Engine *) newEngine
2{    
3    [newEngine retain];
4    [engine release];    
5    engine = newEngine;
6    
7} // setEngine

其实就是把上一个版本的二行代码，拆分成了三行，变成了先retain，再release，看上去好象含义一样，但是仔细分析你会发现，如果当engine与newEngine为同一个对象的引用时（即这二指针指向的为同一块内存），且newEngine（其实也就是engine）的retainCount为1时，原来的版本会导致newEngine(其实也就是engine)销毁，而现在这样处理后，即会被保留下来。

最后验证一个最终版本是否能完美应付上面提到的三种情况：

第一种情况的运行结果：

2011-02-25 09:17:52.951 CarParts[257:a0f] this engine 0 is going to die.
2011-02-25 09:17:52.957 CarParts[257:a0f] this engine 0 is dead.
2011-02-25 09:17:52.959 CarParts[257:a0f] the car 1 is going to die.
2011-02-25 09:17:52.961 CarParts[257:a0f] I am engine 1,my retainCount=2
2011-02-25 09:17:52.962 CarParts[257:a0f] the car 1 is dead.
2011-02-25 09:17:52.966 CarParts[257:a0f] I am engine 1,my retainCount=1
2011-02-25 09:17:52.968 CarParts[257:a0f] this engine 1 is going to die.
2011-02-25 09:17:52.969 CarParts[257:a0f] this engine 1 is dead.

第二种情况的运行结果：

2011-02-25 09:19:30.639 CarParts[291:a0f] this engine 0 is going to die.
2011-02-25 09:19:30.644 CarParts[291:a0f] this engine 0 is dead.
2011-02-25 09:19:30.646 CarParts[291:a0f] this engine 1 is going to die.
2011-02-25 09:19:30.648 CarParts[291:a0f] this engine 1 is dead.
2011-02-25 09:19:30.650 CarParts[291:a0f] the car 1 is going to die.
2011-02-25 09:19:30.652 CarParts[291:a0f] I am engine 2,my retainCount=2
2011-02-25 09:19:30.653 CarParts[291:a0f] the car 1 is dead.
2011-02-25 09:19:30.655 CarParts[291:a0f] this engine 2 is going to die.
2011-02-25 09:19:30.657 CarParts[291:a0f] this engine 2 is dead.

第三种情况的运行结果：

2011-02-25 09:21:02.549 CarParts[324:a0f] this engine 0 is going to die.
2011-02-25 09:21:02.554 CarParts[324:a0f] this engine 0 is dead.
2011-02-25 09:21:02.556 CarParts[324:a0f] this engine 0 is going to die.
2011-02-25 09:21:02.558 CarParts[324:a0f] this engine 0 is dead.
2011-02-25 09:21:02.559 CarParts[324:a0f] the car 2 is going to die.
2011-02-25 09:21:02.561 CarParts[324:a0f] I am engine 1,my retainCount=2
2011-02-25 09:21:02.563 CarParts[324:a0f] the car 2 is dead.
2011-02-25 09:21:02.571 CarParts[324:a0f] the car 1 is going to die.
2011-02-25 09:21:02.573 CarParts[324:a0f] I am engine 1,my retainCount=1
2011-02-25 09:21:02.575 CarParts[324:a0f] this engine 1 is going to die.
2011-02-25 09:21:02.578 CarParts[324:a0f] this engine 1 is dead.
2011-02-25 09:21:02.587 CarParts[324:a0f] the car 1 is dead.

从输出结果上看，不管是哪一种情况，Car以及Engine资源最终都得到了释放！