Objective-C 記憶體管理精要：引用計數、所有權規則與 ARC 時代最佳實務

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核心機制：引用計數 (Reference Counting)

Objective-C 採用手動引用計數 (MRC, Manual Retain-Release) 機制：每個物件內部維護 retainCount (保留計數)。

alloc/new/copy/mutableCopy → 建立物件，retainCount = 1，呼叫者擁有物件。
retain → retainCount++，呼叫者獲得所有權。
release → retainCount--，呼叫者放棄所有權；歸零時自動呼叫 dealloc。
autorelease → 註冊到當前 NSAutoreleasePool，稍後 (通常在 RunLoop 迴圈結束) 自動 release。

鐵律：絕不直接呼叫 dealloc (除非在自訂 dealloc 中呼叫 [super dealloc])。

所有權規則 (Ownership Policy)

方法名稱前綴	回傳物件所有權	呼叫者責任
`alloc`, `new`, `copy`, `mutableCopy`	擁有 (retainCount=1)	必須 `release` 或 `autorelease`
其他 (如 `stringWithFormat:`, `arrayWithObject:`)	不擁有 (已 autorelease)	若需持久持有，呼叫 `retain`；否則無需釋放

口訣：「你創建/保留/複製 → 你負責釋放；你只是借用 → 不要釋放。」

實作模式詳解

1. 建立與釋放基本模式

// 正確：建立後立即使用，用完釋放
Person *p = [[Person alloc] initWithName:@"張三"];
NSLog(@"%@", p.name);
[p release];  // 配對 alloc

// 錯誤：未釋放 → 記憶體洩漏
Person *p2 = [[Person alloc] initWithName:@"李四"];
// 直接跳過 release

// 錯誤：雙重釋放 → 崩潰 (double free)
[p release];
[p release];

2. 便利建構器回傳自動釋放物件

// 類別方法實作
+ (instancetype)personWithName:(NSString *)name {
    Person *p = [[Person alloc] initWithName:name];
    return [p autorelease];  // 關鍵：放入自動釋放池，延遲釋放
}

// 呼叫端：無需 release
Person *p = [Person personWithName:@"王五"];  // 已 autorelease
// 若需長期持有：[p retain]; ... 稍後 [p release];

3. 存取器實作模式 (Setter/Getter)

// 傳統 MRC 寫法
- (void)setName:(NSString *)newName {
    if (name != newName) {
        [name release];           // 釋放舊值
        name = [newName retain];  // 保留新值 (或 copy)
    }
}

- (NSString *)name {
    return name;  // Getter 不 retain，呼叫者若需持有自行 retain
}

關鍵順序：先 retain 新值，再 release 舊值，防止 newName == name 時過早釋放導致崩潰。

4. 延遲釋放池使用時機

// 手動建立池 (非 ARC 環境下常見於大量臨時物件循環)
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
    NSString *tmp = [NSString stringWithFormat:@"Item %d", i];
    // 處理 tmp...
    [pool drain];  // 釋放池內所有 autorelease 物件
}

常見錯誤模式與修正

錯誤代碼	問題	修正
`name = newName;` (無 retain)	未獲取所有權，外部釋放導致懸空指標	`name = [newName retain];` 或 `copy`
`[name release]; name = [newName retain];` (順序反)	若 `newName == name`，先 release 導致物件銷毀，retain 懸空指標	先 `retain` 再 `release`
`[convenienceObj release];`	釋放不屬於自己的物件 (已 autorelease)	移除 release，或改用 `alloc/init`
`return [[[Class alloc] init] release];`	物件即刻銷毀，回傳野指標	`return [[[Class alloc] init] autorelease];`

ARC (Automatic Reference Counting) 時代的變化

自 Xcode 4.2 (LLVM 3.0) 起，ARC 成為預設且強烈推薦。編譯器靜態分析自動插入 retain/release/autorelease，開發者專注物件圖關係。

ARC 關鍵規則

不再手寫 retain/release/autorelease/dealloc (除非管理非 OC 資源)。
屬性修飾詞：
- strong (預設)：保留物件，建立強引用循環風險。
- weak：不保留，物件銷毀自動置 nil，打破循環引用 (父→子 strong，子→父 weak)。
- copy：複製不可變副本 (NSString, NSArray, Block 推薦)。
- unsafe_unretained：不保留、不置 nil，僅用於無法用 weak 的舊版本/標量。

@autoreleasepool 區塊 替代 NSAutoreleasePool：

@autoreleasepool {
    // 大量臨時物件範圍
    for (...) { NSString *s = [NSString stringWithFormat:@"%d", i]; }
}

Core Foundation / C 橋接：__bridge, __bridge_retained, __bridge_transfer 明確所有權轉移。

MRC 專案遷移 ARC 檢查清單

移除所有手動 retain/release/autorelease。
將 dealloc 中的 [ivar release] 移除，僅保留非 OC 資源清理 (如 free(), CFRelease()) 並呼叫 [super dealloc] (ARC 下不寫 [super dealloc])。
檢查 weak 替代 assign (對物件) 的所有委派/父指標。
Block 從 copy 變為預設 strong (複製到堆上)。
啟用 -fobjc-arc 編譯旗標，逐檔遷移 (可混編)。

進階議題：循環引用與弱引用

// 父持有子
@property (nonatomic, strong) Child *child;

// 子持有父 → 循環引用，雙方永不釋放
// @property (nonatomic, strong) Parent *parent;  ❌

// 正確：弱引用
@property (nonatomic, weak) Parent *parent;  // ✅

// Block 內捕獲 self → 循環引用
__weak typeof(self) weakSelf = self;
dispatch_async(queue, ^{
    typeof(self) strongSelf = weakSelf;
    if (strongSelf) [strongSelf doSomething];
});

總結

Objective-C 記憶體管理的核心是所有權傳遞契約。MRC 時代需牢記「誰創建/保留/複製，誰釋放」；ARC 時代將機械操作交給編譯器，開發者專注於物件圖拓撲 (強/弱引用、Block 捕獲、CF 橋接)。無論哪個時代，理解 retainCount 生命週期、autoreleasepool 作用域、dealloc 觸發時機，都是診斷洩漏、崩潰、效能問題的根本能力。