AutoreleasePool：深入剖析 iOS 底层的内存管理机制

2024-01-11 09:27:37

导言

在 Objective-C 中，自动释放池 (AutoreleasePool) 是内存管理的基石之一。它是一种轻量级的机制，可有效管理内存，确保对象在适当的时候被释放。虽然许多开发人员对 AutoreleasePool 的概念很熟悉，但其底层实现往往鲜为人知。本文旨在深入剖析 AutoreleasePool 的源码，揭示其内部运作方式，并验证一些常见的结论。

AutoreleasePool 的原理

AutoreleasePool 通过创建嵌套作用域来实现自动释放。当一个 AutoreleasePool 被创建时，它会在栈中分配一块内存，并将当前栈顶指针存储在该块内存中。当对象被添加到 AutoreleasePool 时，其释放方法将被添加到一个释放列表中。当 AutoreleasePool 被销毁时，它会遍历释放列表，调用每个对象的释放方法，从而释放对象。

源码分析

在 Runtime 750 中，AutoreleasePool 的实现位于 objc-runtime-objc.h 和 objc-runtime-objc.mm 文件中。

struct objc_autoreleasepool {
    void *next;
    void **栈顶;
    void *栈底;
    // 其他字段
};

objc_autoreleasepool 结构体表示一个 AutoreleasePool 实例。next 字段指向下一个 AutoreleasePool，top 字段存储当前栈顶指针，bottom 字段存储创建 AutoreleasePool 时栈底指针。

创建和销毁 AutoreleasePool

创建 AutoreleasePool 的过程如下：

objc_autoreleasepool *objc_autoreleasepool_push() {
    objc_autoreleasepool *pool = (objc_autoreleasepool *)objc_malloc(sizeof(objc_autoreleasepool));
    pool->next = current_autorelease_pool;
    pool->栈顶 = __builtin_frame_address(0);
    // 其他初始化
    current_autorelease_pool = pool;
    return pool;
}

void objc_autoreleasepool_pop(objc_autoreleasepool *pool) {
    // 遍历释放列表，调用对象的释放方法
    current_autorelease_pool = pool->next;
    objc_free(pool);
}

销毁 AutoreleasePool 的过程如下：

添加对象到 AutoreleasePool

当一个对象被添加到 AutoreleasePool 时，其释放方法会被添加到 AutoreleasePool 的释放列表中。这个过程如下：

void objc_autorelease(id obj) {
    // 获取当前 AutoreleasePool
    objc_autoreleasepool *pool = current_autorelease_pool;
    
    // 将对象的释放方法添加到释放列表
    objc_release_list_push(&(pool->autorelease_list), obj);
}

验证结论

通过源码分析，我们可以验证以下结论：

AutoreleasePool 是嵌套作用域实现的。 当一个 AutoreleasePool 被创建时，它会在栈中分配一块内存，并将当前栈顶指针存储在该块内存中。
对象被添加到 AutoreleasePool 时，其释放方法会被添加到一个释放列表中。 当 AutoreleasePool 被销毁时，它会遍历释放列表，调用每个对象的释放方法，从而释放对象。

影响

AutoreleasePool 对 iOS 开发有以下影响：