[iOS] kkbox-ios-dev note 記憶體管理 Part2

這一章主要討論ARC。
前一章提到，由於ARC是透過靜態分析，在Compile TIme決定應該要在程式碼
的那些地方加入retain，release所以，要用ARC基本上非常簡單，就是先把
原本要手動管理記憶體的地方，把retain、release都拿掉，在dealloc的地方
也把[super dealloc]拿掉。

要了解那些地方是weak reference
ARC有時候會在一些地方沒做retain，結果卻又自動多做了一次release最後
導致Bad Access的錯諤。我們在講Selector的時候提到，我們可以將target/action
與必要的參數合起來變成另外一種物件，叫做NSInvocation，在ARC環境下
從NSInvocation拿出參數時，就必須要額外注意記憶體管理問題。
比方說，我們現在要把對UIApplication要求開啟指定URL這件事情，
變成一個Invocation。

NSURL *URL = [NSURL URLWithString:@"http://kkbox.com"];
NSMethodSignature *sig = [UIApplication instanceMethodSignatureForSelector:@selector(openURL:)];
NSInvocation *invocation = [NSInvocation invocationWithMethodSignature:sig];
[invocation setTarget:[UIApplication sharedApplication]];
[invocation setSelector:@selector(openURL:)];
[invocation setArgument:&URL atIndex:2];

但假如我們用以下這段code的方式，把invocation拿出參數的物件的時候， 就會遇到Bad Access錯誤

    NSURL *arg = nil;
    [invocation getArgument:&arg atIndex:2];
    NSLog(@"arg:%@", arg);

之所以會crash的原因是，我們在透過getArgument:atIndex:拿出參數的時候， getArgument:atInde:並不會幫我們把arg多retain一次，而到了用NSLog印出tag 之後，ARC認為我們已經不會用而arg了，所以就對arg多做了一次release，
於是retain 與release就變得不成對。
我們要解決這個問題的方法是要把arg設為Weak Reference或Unsafe Unretained
讓arg這個Objective-C物件的指標不被ARC管理，要求ARC不要幫這個物件做任何自動的retain 與release，在這邊要使用__weak或__unsafe_unretained關鍵字。程式會像這樣：

    __weak NSURL *arg = nil;
    [invocation getArgument:&arg atIndex:2];
    NSLog(@"arg:%@", arg);

ARC也不會排除循環Retain(Retain Cycle)的狀況，遇到了循環Retain，
還是會造成 Memory Leak，循環Retain就是，A物件本身retain了B物件，
但是B物件又retain了 A物件，結果我們要在釋放A的時候才有辦法釋放B，
但是B又得要在B被釋放的時候，才會釋放A， 最後導致A與B都沒有辦法被釋放。
這種狀況最可能出現在：
1.把delegate設為strong reference。
2.某個物件的某個property是一個block，但是在這個block裡頭把物件自已給 retain了一份。
3.使用timer的時候，到了dealloc的時候才停止timer。

假如我們現在有一個view controller我們希望這個view controller可以定時更新， 那麼我們可能會用 +scheduledTimerWithTimeInterval:target:selector:userInfo:repeats: 這個method建立物件，指定定時執行某個selector。

我們要特別注意， 在建立這個timer的時候，我們指定給timer的target，也會被timer retain一份， 因此，我們想要在view controller在dealloc的時候，才停止timer就會有問題： 因為view controller已經被timer retain起來了，所以只要timer還在執行， view controller就不可能走到dealloc的地方。
所以應該在viewDidDisappear的時候就要停止timer。

Foundation Framework裡頭的每個物件，都有對應的C實作，
這一層C的實做叫作Core Foundation，當我們在使用Core Foundation
裡頭的C型態時，像是CFString、CFArray等，我們可以讓這些型態
變成可以接受ARC的管理。這種讓C型態也可以被當作Objective-C物件，
接受ARC的記憶體管理的方式，叫做Toll-Free Bridged

Toll-Free Bridged有三個語言關鍵字： __bridge、__bridge_retained、以及
__bridge_transfer。
＊ __bridge會把Core Foundation的C資料型態轉換成Objective-C物件，
但是不會多做retain與release。
＊ __bridge_retained會把CoreFoundation的C資料型態轉換成Objective-C
物件，並且會做一次retain，但是之後必須由我們自已手動物叫CFRelease，
釋放記憶體。
* __bridge_transfer會把Core Foundation物件轉換成Objective-C物件，
並且會讓ARC主動添加retain與release。不見得每個Core Foundation型態
都有辦法轉換成Objective-C物件。

其它
Objective-C語言有了ARC之後，除了禁止使用retain、release這些關鍵字之外
也禁止我們手動建立NSAutoreleasePool，同時禁止了一些我們在ARC之前的程式寫作方式。包括我們不可以把Objective-C物件放進C structure裡頭，Compiler會告訴我們
語法錯誤。

在有ARC之前，我們之所以會把Objective-C物件放進C Structure裡，大概會有幾個目的，
其一是，假如我們有某個Class有很多成員變數，那我們可能會想以下這種寫法將成員變數分成群組：

@interface MyClass : NSObject {
    struct {
        NSString *memberA;
        NSString *memberB;
    } groupA;

    struct {
        NSString *memberA;
        NSString *memberB;
    } groupB;
}

@end

這樣如果我們想要使用groupA裡頭的memberA，可以用self.groupA.memberA呼叫。

另外一種目的，則是有時候，我們可能會想要刻意隱藏某個Objective-C Class裡頭
有那些成員變數。像下面這段code裡頭，我們原本有一個Class叫做MyClass，裡頭
有privateMemberA與privateMemberB兩個成員變數，原本應該直接寫在MyClass的宣告裡頭，但是我們卻刻意把這兩個成員變數包進_Privates這個C Structure裡頭，而原本放在MyClass成員變數宣告的地方，只剩下了一個叫做privates的指標，光看到這個指標，讓人難以理解這個Class裡頭到底有什麼東西。

@interface MyClass : NSObject {
    void *privates;
}

@end

typedef struct {
    NSString *privateMemberA;
    NSString *privateMemberB;
} _Privates;

@implementation MyClass

- (void)dealloc {
    _Privates *privateMembers = (_Privates *)privates;
    [privateMembers->privateMemberA release];
    [privateMembers->privateMemberB release];
    free(privates);
    privates = NULL;
    [super dealloc];
}

- (instancetype)init {
    self = [super init];
    if (self) {
        privates = calloc(1, sizeof(_Privates));
        _Privates *privateMembers = (_Privates *)privates;
        privateMembers->privateMemberA = @"A";
        privateMembers->privateMemberB = @"B";
    }

    return self;
}
@end

這種寫法其實是種程式碼保護的技巧，主要在防範class-dump，或是從
class-dump衍生出的class-dump-z這些工具。class-dump可以從編譯好的Binary中
還原出每個class的header，當我們從class-dump抽出別人的App的header，
看出有那些Class，每個Class有那些成員變數，有那些method，也就可以看出整個
App的架構大致如何。這種寫法就是讓別人用class-dump倒出我們App的headers時，
不會太容易就可以了解我們一些重要的Class是如何運作，不過對於做軟體破解的人來說，
其實只要花上時間，所有軟體都有辦法破解就對了。
總之有了ARC之後，我們都無法繼續使用以上兩種的程式寫作方式。