本文是对《Objective-C高级编程》中
__weak
部分的整理,加上一部分自己的体会。
__weak
修饰表明一种关系“非拥有关系”。弱引用,不决定对象的存亡。即使一个对象被持有无数个弱引用,只要没有强引用指向它,那么还是会被销毁。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。
weak指针如何自动置为 nil
假设变量obj
附加__strong
修饰符且对象被赋值。
{
// 声明一个weak指针
id __weak obj1 = obj;
}
模拟编译器编译后的代码:
id obj1;
objc_initWeak(&obj1, obj);
objc_release(obj);
objc_destroyWeak(&obj1);
通过objc_initWeak
函数初始化附有__weak
修饰符的变量:
/* 编译器的模拟代码 */
id obj1;
obj1 = 0;
objc_storeWeak(&obj1, obj);
objc_storeWeak
函数把第二参数的赋值对象的地址作为键值,将第一参数的附有__weak
修饰符的变量的地址注册到weak
表中。如果第二参数为0,则把变量的地址从weak
表中删除。
weak
表与引用计数表相同,作为散列表被实现。如果使用weak
表,将废弃对象的地址作为键值进行检索,就能高速地获取对应的附有weak
修饰符的变量的地址。另外,由于一个对象可同时赋值给多个附有weak修饰符的变量中,所以对于一个键值,可注册多个变量的地址。
在变量作用域结束时通过 objc_destroyWeak
函数释放该变量:
/* 编译器的模拟代码 */
objc_storeWeak(&obj1, 0);
释放对象时,废弃谁都不持有的对象的同时,程序的动作是怎样的呢?下面我们来跟踪观察。对象将通过objc_release
函数释放。
(1)objc_release
(2)因为引用计数为0所以执行dealloc
(3)_objc_rootDealloc
(4)object_dispose
(5)objc_destructInstance
(6)objc_clear_deallocating
对象被废弃时最后调用的objc_clear_deallocating
函数的动作如下:
(1)从weak
表中获取废弃对象的地址为键值的记录。
(2)将包含在记录中的所有附有__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为键值的记录。
根据以上步骤,前面说的如果附有__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,如果大量使用附有__weak
修饰符的变量,则会消耗相应的CPU资源。良策是只在需要避免循环引用时使用__weak
修饰符。
以上就是一个 weak
指针从初始化到被置为nil
的全过程,在写这篇文章之前我一直有疑惑,如果是objc_clear_deallocating
函数进行了weak
指针置为nil
的操作,那objc_destroyWeak
函数是干嘛的?我反复推敲,想起来文中早已说明了用途 “在变量作用域结束时通过 objc_destroyWeak
函数释放该变量”,也就是说objc_destroyWeak
函数是在weak
指针被置为nil
后,用来将weak
释放掉。
__weak立即释放对象
使用__weak
修饰符时,以下源代码会引起编译器警告。
{
id __weak obj = [[NSObject alloc] init];
}
因为该源代码将自己生成并持有的对象赋值给附有__weak
修饰符的变量中,所以自己不能持有该对象,这时会被释放并被废弃,因此会引起编译器警告。
warning: Assigning retained object to weak variable; object will be released after assignment
编译器如何处理该源代码呢?
/*编译器的模拟代码*/
id obj;
id tmp = objc_msgSend(NSObject, @selector(alloc));
objc_msgSend(tmp, @selector(init));
objc_initweak(&obj, tmp);
objc_destroyWeak(&object);
虽然自己生成并持有的对象通过objc_initWeak
函数被赋值给附有__weak
修饰符的变量中,但编译器判断其没有持有者,故该对象立即通过objc_release
函数被释放和废弃。
这样一来,nil
就会被赋值给引用废弃对象的附有__weak
修饰符的变量中。下面我们通过NSLog
函数来验证一下。
id __weak obj= [[NSObject alloc] init];
NSLog(@"obj=%@",obj);
以下为该源代码的输出结果,其中用%@输出nil。
obj=(null)
如上所述,以下源代码会引起编译器警告。
id __weak obj= [[NSObject alloc] init];
这是由于编译器判断生成并持有的对象不能继续持有。附有__unsafe_unretained
修饰符的变量又如何呢?
id __unsafe_unretained obj=[[NSObject alloc] init];
与__weak
修饰符完全相同,编译器判断生成并持有的对象不能继续持有,从而发出警告。
Assigning retained object to unsafe_unretained variable; object will be released after assignment
该源代码通过编译器转换为以下形式。
/*编译器的模拟代码*/
id obj = objc_msgSend( NSObject, @selector(alloc));
objc_msgSend(obj,@selector(init));
objc_release(obj);
objc_release
函数立即释放了生成并持有的对象,这样该对象的悬垂指针被赋值给变量obj
中。
那么如果最初不赋值变量又会如何呢?下面的源代码在MRC时必定会发生内存泄漏。
[[NSObject alloc] init];
由于源代码不使用返回值的对象,所以编译器发出警告。
warning:expression result unused [-Wunused-value]
[[NSObject alloc] init];
^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
可像下面这样通过向void
型转换来避免发生警告。
(void)[[NSObject alloc] init];
不管是否转换为void
,该源代码都会转换为以下形式
/* 编译器的模拟代码 */
id tmp = objc_msgSend( NSObject, @selector(alloc));
objc_msgSend(tmp, @selector(init));
objc_release(tmp);
虽然没有指定赋值变量,但与赋值给附有__unsafe_unretained
修饰符变量的源代码完全相同。由于不能继续持有生成并持有的对象,所以编译器生成了立即调用objc_release
函数的源代码。而由于ARC的处理,这样的源代码也不会造成内存泄漏。
另外,能调用被立即释放的对象的实例方法吗?
(void)[[[NSObject alloc]init]hash];
该源代码可变为如下形式:
/*编译器的模拟代码*/
id tmp = objc_msgSend(NSObject, @selector(alloc));
objc_msgSend(tmp, @selector(init));
objc_msgSend(tmp, @selector(hash));
objc_release(tmp);
在调用了生成并持有对象的实例方法后,该对象被释放。看来“由编译器进行内存管理”这句话应该是正确的。
allowsWeakReference/retainWeakReference方法
实际上还有一种情况也不能使用__weak
修饰符。
就是当allowsWeakReference
/retainWeakReference
实例方法返回NO
的情况。这些方法的声明如下:
- (BOOL)allowsWeakReference UNAVAILABLE_ATTRIBUTE;
- (BOOL)retainWeakReference UNAVAILABLE_ATTRIBUTE;
在赋值给__weak
修饰符的变量时,如果赋值对象的allowsWeakReference
方法返回NO
,程序将异常终止。
objc[3514]: Cannot form weak reference to instance (0x6000002020b0) of class TestObject.
It is possible that this object was over-released, or is in the process of deallocation.
即对于所有allowsWeakReference
方法返回NO
的类都绝对不能使用__weak
修饰符。这样的类必定在其参考说明中有所记述。
另外,在使用__weak
修饰符的变量时,当被赋值对象的retainWeakReference
方法返回NO
的情况下,该变量将使用“nil
”。下面对retainWeakReference
方法进行试验。我们做一个TestObject
类,让其继承NSObject
类并实现retainWeakReference
方法。
#import "TestObject.h"
@interface TestObject(){
NSInteger count;
}
@end
@implementation TestObject
- (BOOL)retainWeakReference {
if (++count > 3) {
return NO;
}
return [super retainWeakReference];
}
@end
该例中,当retainWeakReference
方法被调用4次或4次以上时返回NO
。以下是调用的源代码:
id __strong obj = [[TestObject alloc] init];
id __weak o = obj;
NSLog(@"1 %@", o);
NSLog(@"2 %@", o);
NSLog(@"3 %@", o);
NSLog(@"4 %@", o);
NSLog(@"5 %@", o);
以下为执行结果:
1 <TestObject: 0x60000000cd70>
2 <TestObject: 0x60000000cd70>
3 <TestObject: 0x60000000cd70>
4 (null)
5 (null)
从第4次起,使用附有__weak
修饰符的变量o
时,由于所引用对象的retainWeakReference
方法返回NO
,所以无法获取对象。像这样的类也必定在其参考说明中有所记述。
另外,运行时库为了操作__weak
修饰符在执行过程中调用allowsWeakReference
/retainWeakReference
方法,因此从该方法中再次操作运行时库时,其操作内容会永久等待。原本这些方法并没有记入文档,因此应用程序编程人员不可能实现该方法群,但如果因某些原因而不得不实现,那么还是在全部理解的基础上实现比较好。
__weak修饰符 与 __unsafe_unretained修饰符
如上述所讲,__weak
固然有很多优点,遗憾的是,__weak
修饰符只能用于 iOS5 以上及 OS X Lion 以上版本的应用程序。在 iOS4 以及 OS X Snow Leopard 的应用程序中只能使用__unsafe_unretained
修饰符来代替。
__unsafe_unretained
修饰符正如其名unsafe所示,是不安全的所有权修饰符。尽管ARC式的内存管理是编译器的工作,但附有__unsafe_unretained
修饰符的变量不属于编译器的内存管理对象。这一点在使用时要注意。
__weak
修饰的指针变量不持有对象,可以避免循环引用__unsafe_unretained
修饰的指针变量不持有对象,可以避免循环引用__weak
修饰的指针变量指向的对象被释放后,__weak
修饰的指针会自动被置为nil
__unsafe_unretained
修饰的指针变量指向的对象被释放后,__unsafe_unretained
修饰的指针不会自动被置为nil
,随即变成悬垂指针。