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iOS面试题:简述ARC 以及 ARC 实现的原理。

自动的引用计数(Automatic Reference Count 简称 ARC),是苹果在 WWDC 2011 年大会上提出的用于内存管理的技术。

引用计数(Reference Count)是一个简单而有效的管理对象生命周期的方式。当我们创建一个新对象的时候,它的引用计数为 1,当有一个新的指针指向这个对象时,我们将其引用计数加 1,当某个指针不再指向这个对象是,我们将其引用计数减 1,当对象的引用计数变为 0 时,说明这个对象不再被任何指针指向了,这个时候我们就可以将对象销毁,回收内存。由于引用计数简单有效,除了 Objective-C 语言外,微软的 COM(Component Object Model )、C++11(C++11 提供了基于引用计数的智能指针 share_prt) 等语言也提供了基于引用计数的内存管理方式。

引用计数这种内存管理方式虽然简单,但是手工写大量的操作引用计数的代码不但繁琐,而且容易被遗漏。于是苹果在 2011 年引入了 ARC。ARC 顾名思义,是自动帮我们填写引用计数代码的一项功能。

ARC 的想法来源于苹果在早期设计 Xcode 的 Analyzer 的时候,发现编译器在编译时可以帮助大家发现很多内存管理中的问题。后来苹果就想,能不能干脆编译器在编译的时候,把内存管理的代码都自动补上,带着这种想法,苹果修改了一些内存管理代码的书写方式(例如引入了 @autoreleasepool 关键字)后,在 Xcode 中实现了这个想法。

ARC 的工作原理大致是这样:当我们编译源码的时候,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:

  • 1、编译之后,ARC 与非 ARC 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。

  • 2、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。相反,由于 ARC 能够深度分析每一个对象的生命周期,它能够做到比人工管理引用计数更加高效。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。

但是也有人认为,ARC 也附带有运行期的一些机制来使 ARC 能够更好的工作,他们主要是指 weak 关键字。weak 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。我通常并没有把这个算在 ARC 的概念当中,当然,这更多是一个概念或定义上的分歧,因为除开 weak 逻辑之外,ARC 核心的代码都是在编译期填充的。


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