objective-C 的内存管理实例分析

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

#import <Cocoa/Cocoa.h>
 
@interface Engine : NSObject
 
@property int flag;
 
@end // Engine

Engine.m

#import "Engine.h"
 
@implementation Engine
 
@synthesize flag;
 
- (NSString *) description
{
    return ([NSString stringWithFormat:@"I am engine %d,my retainCount=%d",flag,[self retainCount]]);
} // description
 
 
-(void) dealloc
{
    NSLog(@"this engine %d is going to die.",flag);
    [super dealloc];
    NSLog(@"this engine %d is dead.",flag);
}
@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

#import <Cocoa/Cocoa.h>
 
#import "Engine.h"
 
@interface Car : NSObject
{
    Engine *engine;
}
 
@property int flag;
 
- (void) setEngine: (Engine *) newEngine;
 
- (Engine *) engine;
 
@end // Car

Car.m

#import "Car.h"
#import "Engine.h"
 
 
@implementation Car
 
@synthesize flag;
 
- (id) init
{
    if (self = [super init]) {
        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！      
    }
    return (self);
} // init
 
 
- (Engine *) engine
{
    return (engine);
} // engine
 
 
- (void) setEngine: (Engine *) newEngine
{
    engine = newEngine;   
} // setEngine
 
 
-(void) dealloc
{  
    NSLog(@"the car %d is going to die.",flag);
    NSLog(@"%@",engine);
    [engine release];//释放附属资源：引擎   
    [super dealloc];
    NSLog(@"the car %d is dead.",flag);
}
 
@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！

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

- (void) setEngine: (Engine *) newEngine
{
    engine = [newEngine retain];   
} // 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！）

Car *car1 = [Car new];
car1.flag = 1;
Engine *engine1 = [Engine new];
engine1.flag = 1;
[car1 setEngine:engine1];//换新引擎engine1     
[engine1 release];//觉得不爽，于是把engine1扔了
 
Engine *engine2 = [Engine new];
engine2.flag = 2;
[car1 setEngine:engine2];//又换了新引擎engine2
 
[car1 release];//使用完以后，car1报废
[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：

- (void) setEngine: (Engine *) newEngine
{
    [engine release];
    engine = [newEngine retain];   
} // 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！

Engine *engine1 = [Engine new];//engine1.retainCount=1
engine1.flag = 1;
     
Car *car1 = [Car new];
car1.flag = 1;
     
Car *car2 = [Car new];
car2.flag = 2;
     
[car1 setEngine:engine1];//car1换了新引擎engine1
[engine1 release];//然后很快又抛弃了它
     
[car2 setEngine:[car1 engine]];//car2要跟car1共用engine1
     
//最后car1跟car2都被车主main函数给扔了
[car2 release];
[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

- (void) setEngine: (Engine *) newEngine
{   
    [newEngine retain];
    [engine release];   
    engine = newEngine;
     
} // setEngine

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：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。

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！

2014-02-21 注：现在最新的xcode上，setEngine方法不管是第二个版本，还是第三个版本，对于第三种情况，都能正确释放所有资源。估计是xcode做了改进，这二个版本编译出来的代码，个人估计是相同的，原书上的分析应该是基于当时的xcode环境，友情提醒大家学习时注意。