内存管理面试题

讲一下 iOS 内存管理的理解

在iOS中,使用引用计数来管理OC对象的内存
 一个新创建的OC对象引用计数默认是1,当引用计数减为0,OC对象就会销毁,释放其占用的内存空间
调用retain会让OC对象的引用计数+1,调用release会让OC对象的引用计数-1

内存管理的经验总结 
当调用alloc, new, copy, mutableCopy方法返回了一个对象,在不需要这个对象时,要调用 release 或者 autorelease 来释放它 
想拥有某个对象,就让它的引用计数+1;不想在拥有某个对象,就让它的引用计数-1

讲一下 iOS 内存管理的理解实现原理

        实际上是三种方案的结合
    •   1.TaggedPointer（针对类似于 NSNumber 的小对象类型）

    •   2.NONPOINTER_ISA（64位系统下）
    •   第一位的 0 或 1 代表是纯地址型 isa 指针，还是 NONPOINTER_ISA 指针。
    •   第二位，代表是否有关联对象
    •   第三位代表是否有 C++ 代码。
    •   接下来33位代表指向的内存地址
    •   接下来有 弱引用 的标记
    •   接下来有是否 delloc 的标记....等等

    •   3.散列表（引用计数表、weak表）
    •   SideTables 表在 非嵌入式的64位系统中，有 64张 SideTable 表
    •   每一张 SideTable 主要是由三部分组成。自旋锁、引用计数表、弱引用表。
    •   全局的 引用计数 之所以不存在同一张表中，是为了避免资源竞争，解决效率的问题。
    •   引用计数表 中引入了 分离锁的概念，将一张表分拆成多个部分，对他们分别加锁，可以实现并发操作，提升执行效率

内存中的5大区分别是什么？

    •   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。

ARC 的 retainCount 怎么存储的？

存在64张哈希表中，根据哈希算法去查找所在的位置，无需遍历，十分快捷
散列表（引用计数表、weak表）
SideTables 表在 非嵌入式的64位系统中，有 64张 SideTable 表
每一张 SideTable 主要是由三部分组成。自旋锁、引用计数表、弱引用表。
全局的 引用计数 之所以不存在同一张表中，是为了避免资源竞争，解决效率的问题。
引用计数表 中引入了 分离锁的概念，将一张表分拆成多个部分，对他们分别加锁，可以实现并发操作，
提升执行效率
引用计数表（哈希表）
通过指针的地址，查找到引用计数的地址，大大提升查找效率
通过 DisguisedPtr(objc_object) 函数存储，同时也通过这个函数查找，这样就避免了循环遍历。

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。

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

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*。

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。

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。

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

内存管理默认的关键字？

MRC
@property (atomic,readwrite,retain) NSString *name;
ARC
@property (atomic,readwrite,strong) NSString *name;

__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。

__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。

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。

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。

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。

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。

alloc/init和New区别

第一种方式（alloc init）来创建对象时，系统首先会给变量分配内存，然后调用init方法来进行初始化，或者调用initWith方法来初始化。
第二种方式（new）是第一种方式中两步的综合，系统会直接开辟好内存，调用init方法来初始化对象，但是只能调用init方法。