非 ARC 项目：NSMutableArray、NSString 内存泄漏答案

【问题标题】：Non-ARC Project: NSMutableArray, NSString Memory Leak非 ARC 项目：NSMutableArray、NSString 内存泄漏
【发布时间】：2017-03-18 09:20:02
【问题描述】：

我们公司的团队正在处理现有的应用程序。该项目是非 ARC（自动引用计数）。以下代码释放对象存在疑问。

代码1：为什么我执行这段代码没有崩溃？

NSMutableArray *arraytest=[[NSMutableArray alloc]init];
for(int i=0;i<100;i++)
{
   NSString *str=[NSString stringWithFormat:@"string:%d",i];
  [arraytest addObject:str];
}
NSLog(@"arraytest before:%@",arraytest);
[arraytest release];
NSLog(@"arraytest after:%@",arraytest);

类似代码：带有可变副本

代码 2：更改后，以下代码在最后一行崩溃。

NSMutableArray *arraytest=[[NSMutableArray alloc]init];
for(int i=0;i<100;i++)
{
   NSString *str=[NSString stringWithFormat:@"string:%d",i];
  [arraytest addObject:str];
}
NSLog(@"arraytest before:%@",arraytest);
NSMutableArray *copyarray=[arraytest mutableCopy];
[arraytest release];
NSLog(@"copyarray:%@",copyarray);
NSLog(@"arraytest after:%@",arraytest);

为什么这行有内存泄漏？

为什么这一行会出现内存泄漏？

在没有内存泄漏的情况下执行上述代码的正确方法是什么？我们公司的人告诉 autorelease 不应该在代码上面使用。

【问题讨论】：

标签： memory-leaks crash nsstring nsmutablearray

【解决方案1】：

考虑你的第一个例子：

NSMutableArray *arraytest = [[NSMutableArray alloc] init];

// `arraytest` populated ...

NSLog(@"arraytest before:%@", arraytest);
[arraytest release];
NSLog(@"arraytest after:%@", arraytest);  // DANGER: referencing dangling pointer!!!

最后的NSLog 语句非常危险，因为在调用[arraytest release]（将数组的保留计数从+1 减少到0）之后，arraytest 指向的对象将被释放并且@ 987654331@ 现在是该释放内存的dangling pointer。在指针被释放后，您永远不应该引用它。有时看起来你可以使用它，但它并不安全，你的应用现在可能会意外崩溃。（不过，如果你使用了僵尸，它会安全地警告你你试图错误地使用这个悬空指针。）

考虑你的第二个例子：

NSMutableArray *arraytest = [[NSMutableArray alloc] init];

// `arraytest` populated ...

NSLog(@"arraytest before:%@",arraytest);
NSMutableArray *copyarray = [arraytest mutableCopy];
[arraytest release];
NSLog(@"copyarray:%@", copyarray);
NSLog(@"arraytest after:%@", arraytest);  // DANGER: referencing dangling pointer!!!

在这个例子中，在你释放它之后，最后你仍然有那个非常危险的NSLog 或arraytest，并且你使用那个悬空指针很容易崩溃。所以你想摆脱它。

但是您现在已经引入了泄漏。当你释放了arraytest 最初指向的对象时，你还没有释放copyarray 指向的对象，mutableCopy 的结果。因此，这个新的copyarray 实例将泄漏。因此，所有在您创建 arraytest 时最初分配的字符串现在都将被泄漏的 copyarray 引用，并且它们也会泄漏。

如果您在此例程的末尾添加[copyarray release]，则泄漏数组和泄漏字符串都将被解析。

现在，考虑您的第三个示例，仅在最终的 Instruments 屏幕快照中显示：

NSMutableArray *arraytest = [[NSMutableArray alloc] init];
for (int i=0; i<100; i++) {
    NSString *str = [NSString stringWithFormat:@"string:%d", i];
    [arraytest addObject:str];
    [str release];                       // DANGER: released `str` whose ownership was never transferred to you!!!
}
NSLog(@"arraytest before:%@",arraytest);
NSMutableArray *copyarray=[arraytest mutableCopy];
[arraytest release];
NSLog(@"copyarray:%@",copyarray);
NSLog(@"arraytest after:%@",arraytest);  // DANGER: referencing dangling pointer!!!

在最后一个示例中，我们通过过度释放刚刚添加到数组中的字符串来使问题复杂化。因此，您创建了一个自动释放对象（实际上，当自动释放池耗尽时保留计数将为零），将其添加到数组中（将其有效保留计数增加到+1），并释放str（减少它的保留计数池排干后返回+0）。

应用程序现在处于不稳定状态，因为数组现在引用的对象可以在自动释放池耗尽时释放，最终得到一个悬空指针数组。更糟糕的是，如果这个数组本身被正确释放，所有这些字符串都会被过度释放。

当然，您仍然会遇到数组泄漏，如上面第二个示例中所述。但是如果你正确地释放了这个copyarray，所有这些字符串都会被过度释放。

在这一点上可能不用说，但消除这种泄漏的方法是简单地释放copyarray：

NSMutableArray *arraytest = [[NSMutableArray alloc] init];
for (int i=0; i<100; i++) {
    NSString *str = [NSString stringWithFormat:@"string:%d", i];
    [arraytest addObject:str];
}
NSLog(@"arraytest before:%@", arraytest);
NSMutableArray *copyarray = [arraytest mutableCopy];
[arraytest release];
NSLog(@"copyarray:%@", copyarray);
[copyarray release];

这跟在Basic Memory Management Rules 之后，即您负责对您拥有的那些对象调用release，因为这些对象是从以alloc、new、copy 或mutableCopy)。

几个结束的观察：

如果你打算使用手动引用计数，我建议你经常使用 Xcode 的静态分析器 (shift+command+B ，或 Xcode 的“产品”菜单上的“分析”）。识别手动引用计数内存问题令人惊讶。 Instruments 很有用，但正如我们上面的第三个示例所示，您很容易得出错误的结论（例如，“哎呀，我需要释放所有这些字符串”）。静态分析器会为您指出其中的一些问题。

最重要的是，在继续下一步之前，请始终确保您从静态分析仪获得了干净的健康状况。当分析器可以准确地告诉您问题是什么时，尝试对 Instruments 中可能出现的问题进行逆向工程是没有意义的。
我建议不要从以下事实得出任何结论，即某个特定的悬空指针并没有使您的应用崩溃，但另一个却发生了。这只是不可预测的。如果您打开僵尸（只是暂时的，用于开发/测试目的，而不是用于生产应用程序），这将使您注意任何引用以前释放的对象的尝试。
我注意到您在测试中使用了NSString。您应该知道NSString 具有可能产生非标准行为的内部内存优化。在这类实验中使用NSString 时我会很谨慎。

不要误会我的意思：如果您关注所有Basic Memory Management Rules，NSString 将正常运行。但是，如果您试图检查故意不遵循这些内存管理规则会导致何种错误/崩溃，请注意NSString 可能会产生误导。
不用说，使用 ARC 将大大简化您的生活。请参阅Transitioning to ARC Release Notes 了解更多信息。

【讨论】：