iOS面試題:簡述ARC 以及 ARC 實現的原理。

自動的引用計數(Automatic Reference Count 簡稱 ARC),是蘋果在 WWDC 2011 年大會上提出的用於內存管理的技術。

引用計數(Reference Count)是一個簡單而有效的管理對象生命週期的方式。當我們創建一個新對象的時候,它的引用計數爲 1,當有一個新的指針指向這個對象時,我們將其引用計數加 1,當某個指針不再指向這個對象是,我們將其引用計數減 1,當對象的引用計數變爲 0 時,說明這個對象不再被任何指針指向了,這個時候我們就可以將對象銷燬,回收內存。由於引用計數簡單有效,除了 Objective-C 語言外,微軟的 COM(Component Object Model )、C++11(C++11 提供了基於引用計數的智能指針 share_prt) 等語言也提供了基於引用計數的內存管理方式。

引用計數這種內存管理方式雖然簡單,但是手工寫大量的操作引用計數的代碼不但繁瑣,而且容易被遺漏。於是蘋果在 2011 年引入了 ARC。ARC 顧名思義,是自動幫我們填寫引用計數代碼的一項功能。

ARC 的想法來源於蘋果在早期設計 Xcode 的 Analyzer 的時候,發現編譯器在編譯時可以幫助大家發現很多內存管理中的問題。後來蘋果就想,能不能乾脆編譯器在編譯的時候,把內存管理的代碼都自動補上,帶着這種想法,蘋果修改了一些內存管理代碼的書寫方式(例如引入了 @autoreleasepool 關鍵字)後,在 Xcode 中實現了這個想法。

ARC 的工作原理大致是這樣:當我們編譯源碼的時候,編譯器會分析源碼中每個對象的生命週期,然後基於這些對象的生命週期,來添加相應的引用計數操作代碼。所以,ARC 是工作在編譯期的一種技術方案,這樣的好處是:

  • 1、編譯之後,ARC 與非 ARC 代碼是沒有什麼差別的,所以二者可以在源碼中共存。實際上,你可以通過編譯參數 -fno-objc-arc 來關閉部分源代碼的 ARC 特性。

  • 2、相對於垃圾回收這類內存管理方案,ARC 不會帶來運行時的額外開銷,所以對於應用的運行效率不會有影響。相反,由於 ARC 能夠深度分析每一個對象的生命週期,它能夠做到比人工管理引用計數更加高效。例如在一個函數中,對一個對象剛開始有一個引用計數 +1的操作,之後又緊接着有一個 -1 的操作,那麼編譯器就可以把這兩個操作都優化掉。

但是也有人認爲,ARC 也附帶有運行期的一些機制來使 ARC 能夠更好的工作,他們主要是指 weak 關鍵字。weak 變量能夠在引用計數爲 0 時被自動設置成 nil,顯然是有運行時邏輯在工作的。我通常並沒有把這個算在 ARC 的概念當中,當然,這更多是一個概念或定義上的分歧,因爲除開 weak 邏輯之外,ARC 核心的代碼都是在編譯期填充的。


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