iOS面试题-内存管理

1.什么是 ARC？

ARC 是 iOS 5 引入的内存管理新功能 -- 自动引用计数 。它的工作原理大致是这样：当我们编译源码时，编译器会分析源码中每个对象的生命周期，然后基于这些对象的生命周期，来添加相应的引用计数操作代码。所以，ARC 是工作在编译期的一种技术方案。

这样的好处是：编译之后，ARC 与非 MRC 代码是没有什么差别的，所以二者可以在源码中共存。实际上，你可以通过编译参数 -fno-objc-arc 来关闭部分源代码的 ARC 特性。由于 ARC 能够深度分析每一个对象的生命周期，它能够做到比 MRC 更加高效。

例如在一个函数中，对一个对象刚开始有一个引用计数 +1 的操作，之后又紧接着有一个 -1 的操作，那么编译器就可以把这两个操作都优化掉。

2 ARC 的核心思想？

• 自己生成的对象，自己持有
• 非自己生成的对象，自己可以持有
• 自己持有的对象不再需要时，需要对其进行释放
• 非自己持有的对象无法释放

3 ARC 在使用时应该遵循的原则？

• 不能使用 retain、release、retainCount、autorelease。
• 不可以使用 NSAllocateObject、NSDeallocateObject。
• 必须遵守内存管理方法的命名规则。
• 不需要显示的调用 Dealloc。
• 使用 @autoreleasePool 来代替 NSAutoreleasePool。
• 不可以使用区域 NSZone。
• 对象性变量不可以作为 C 语言的结构体成员。
• 显示转换 id 和 void*。

4 ARC 在编译时做了哪些工作？

• 自动调用 保留(retain) 与 释放(release) 的方法
• 相对于垃圾回收这类内存管理方案，ARC 不会带来运行时的额外开销，所以对于应用的运行效率不会有影响。 ARC 会把能够互相抵消 retain、release、autorelease，操作简化，如果发现在同一个对象上执行了多次保留与释放操作，那么 ARC 有时可以成对的移除这两个操作。

5 ARC 在运行时做了哪些工作？

• 主要是指 weak 关键字。weak 修饰的变量能够在引用计数为0 时被自动设置成 nil，显然是有运行时逻辑在工作的。关于原因会单独开一个问题

• 为了保证向后兼容性，ARC 在运行时检测到类函数中的 autorelease 后紧跟其后 retain，此时不直接调用对象的 autorelease 方法，而是改为调用 objc_autoreleaseReturnValue。
  objc_autoreleaseReturnValue 会检视当前方法返回之后即将要执行的那段代码，若那段代码要在返回对象上执行 retain 操作，则设置全局数据结构中的一个标志位，而不执行 autorelease 操作，与之相似，如果方法返回了一个自动释放的对象，而调用方法的代码要保留此对象，那么此时不直接执行 retain ，而是改为执行 objc_retainAoutoreleasedReturnValue函数。此函数要检测刚才提到的标志位，若已经置位，则不执行 retain 操作，设置并检测标志位，要比调用 autorelease 和retain更快。

_myPerson = [ECOPerson personWithName:@“Bob”]; 
ECOPerson * tmp = [ECOPerson personWithName:@“Bob”]; 
_myPerson = [tmp retain];

6 函数返回一个对象时，会对对象autorelease么？为什么？autorelease是什么时候释放的？

会对对象 autorelease，因为需要在稍后释放对象，从而给调用者留下足够长的时间，使其可以在需要时先保留返回值。此方法可以保证对象在跨越方法调用边界时一定存活。

除非你有自己的自动释放池，否则这个时机就是当前线程,当前事件循环结束时，就是 RunLoop 结束时(observer -> beforeWaiting)。

// 情况一：
@autoreleasepool {
    NSObject * obj = [NSObject new];
    [obj autorelease];
    NSLog(@"%d",[obj retainCount]); //1
}

// 情况二：
NSObject * obj = [NSObject new];
[obj autorelease];
[obj autorelease];
NSLog(@"%d",[obj retainCount]); 
NSLog(@"%d",[obj retainCount]);   

// 崩溃

// 情况三：
NSObject * obj；
@autoreleasepool {
        obj = [NSObject new];
        [obj autorelease];
        NSLog(@"%d",[obj retainCount]);  // 1
  }
//crash  出了大括号就已经被销毁了
NSLog(@"%d",[obj retainCount]);

7 为什么已经有了 ARC ，还需要 @autoreleasePool？

提到 OC 的 RC，首先要横向对比一下 Android 的 GC(垃圾回收机制)，GC 的内存回收是集中式回收（定期回收），而 RC 的回收是伴随整个运行时的，所以 android 机器有种 时“卡”时“流畅” 的感觉，而 iOS 总体比较均匀，缺乏像 GC 的集中式回收内存的类似机制，所以猜测 Pool的产生也是弥补 RC 的这一不足，在 RC 基础上进行内存优化的一种手段。

8 简要阐述内存相关的关键字？

Strong

Strong 修饰符表示指向并持有该对象，其修饰对象的引用计数会加1。该对象只要引用计数不为0就不会被销毁。当然可以通过将变量强制赋值 nil 来进行销毁。

Weak

weak 修饰符指向但是并不持有该对象，引用计数也不会加1。在 Runtime 中对该属性进行了相关操作，无需处理，可以自动销毁。weak用来修饰对象，多用于避免循环引用的地方。weak 不可以修饰基本数据类型。

assign

assign主要用于修饰基本数据类型，
例如NSInteger，CGFloat，存储在栈中，内存不用程序员管理。assign是可以修饰对象的，但是会出现问题。

copy

copy关键字和 strong类似，copy 多用于修饰有可变类型的不可变对象上 NSString,NSArray,NSDictionary上。

__unsafe_unretain

__unsafe_unretain 类似于 weak ，但是当对象被释放后，指针已然保存着之前的地址，被释放后的地址变为 僵尸对象，访问被释放的地址就会出问题，所以说他是不安全的。

__autoreleasing

将对象赋值给附有 __autoreleasing修饰的变量等同于 ARC 无效时调用对象的 autorelease 方法,实质就是扔进了自动释放池。

9 说一下什么是悬垂指针？什么是野指针？

悬垂指针

指针指向的内存已经被释放了，但是指针还存在，这就是一个 悬垂指针 或者说 迷途指针

野指针

没有进行初始化的指针，其实都是 野指针

10 内存管理默认的关键字？

MRC

@property (atomic,readWrite,retain) NSString *name;

ARC

@property (atomic,readWrite,strong) NSString *name;

10 __weak 和 __unsafe_unretain 的区别？

__weak 是 __unsafe_unretain升级版，__unsafe_unretain 在指向的内存地址销毁后，指针本身并不会自动销毁，这也就造成了野指针，之后容易造成 Crash。__weak 在指向的内存销毁后，可以将指针变量置为 nil，这样更加安全。

11 __weak 修饰的变量在地址被释放后，为何被置为 nil？

在 Runtime 中专门维护了一个用于存储 weak指针变量的 weak 表，这实际上是一个 Hash 表。这个表 key 是 weak指针 所指向的内存地址，value 是指向这个内存地址的所有 weak指针，实际上是一个数组。

过程可以总结为3步

• 1、初始化时：runtime 会调用 objc_initWeak 函数，初始化一个新的 weak指针 指向对象的地址。
• 2、添加引用时：objc_initWeak函数会调用 objc_storeWeak() 函数， objc_storeWeak()的作用是更新指针指向，创建对应的弱引用表。
• 3、释放时，调用 clearDeallocating 函数。clearDeallocating 函数首先根据对象地址获取所有 weak指针 地址的数组，然后遍历这个数组把其中的数据设为 nil，最后把这个 entry 从weak表 中删除，最后清理对象的记录。

12 为什么在 MRC 已经有 __weak 的情况下，还需要 _unsafe_unretain。？

• 兼容性考虑。iOS4 以及之前还没有引入 weak，这种情况想表达弱引用的语义只能使用 unsafe_unretained。这种情况现在已经很少见了。

• 性能考虑。使用 weak 对性能有一些影响，因此对性能要求高的地方可以考虑使用 unsafe_unretained 替换 weak。
  一个例子是 YYModel 的实现，为了追求更高的性能，其中大量使用 unsafe_unretained 作为变量标识符。

13如何打破循环引用？

• 注意变量作用域，使用 autorelease 让编译器来处理引用。
• 使用弱引用(__weak)。
• 当实例变量完成工作后，将其置为 nil。

14能不能用 assign 修饰 Nsobject 类型？

也可以，但有可能出问题。

使用 assign 修饰 Nsobject 类型，赋值之后会被立即释放，对应的属性也就变成了野指针。

运行时跑到属性有关操作会直接崩溃掉。

15 内存中的5大区都是什么？

• 栈区（stack）：由编译器自动分配释放 ，存放函数的参数值，局部变量的值等。其 操作方式类似于数据结构中的栈。
• 堆区（heap）：一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收 。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表。
• 全局区（静态区）（static）：全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的 全局变量和静态变量在一块区域， 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。 - 程序结束后由系统释放。
• 文字常量区：常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放。
• 程序代码区：存放函数体的二进制代码。

16 autoReleasePool 什么时候释放?

App启动后，苹果在主线程 RunLoop 里注册了两个 Observer，其回调都是 _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler()。

第一个 Observer 监视的事件是 Entry(即将进入Loop)，其回调内会调用 _objc_autoreleasePoolPush() 创建自动释放池。其 order 是 -2147483647，优先级最高，保证创建释放池发生在其他所有回调之前。

第二个 Observer 监视了两个事件： BeforeWaiting(准备进入休眠) 时调用_objc_autoreleasePoolPop() 和 _objc_autoreleasePoolPush() 释放旧的池并创建新池；Exit(即将退出Loop) 时调用 _objc_autoreleasePoolPop() 来释放自动释放池。这个 Observer 的 order 是 2147483647，优先级最低，保证其释放池子发生在其他所有回调之后。

在主线程执行的代码，通常是写在诸如事件回调、Timer回调内的。这些回调会被 RunLoop 创建好的 AutoreleasePool 环绕着，所以不会出现内存泄漏，开发者也不必显示创建 Pool 了。

17 简要说一下自动引用计数的数据存储结构？

可以参考这篇文章 ： 黑幕背后的Autorelease