iOS底層原理:weak的實現原理

在iOS開發過程中,會經常使用到一個修飾詞weak,使用場景大家都比較清晰,避免出現對象之間的強強引用而造成對象不能被正常釋放最終導致內存泄露的問題。weak 關鍵字的作用是弱引用,所引用對象的計數器不會加1,并在引用對象被釋放的時候自動被設置為 nil。

1、weak 初探

下面的一段代碼是我們在開發中常見的weak的使用

Person *object = [Person alloc];
id __weak objc = object;

如果在此打斷點跟蹤匯編信息,可以發現底層庫調了objc_initWeak函數

那么我們來看一下objc_initWeak方法的實現代碼是怎么樣的呢?

1、objc_initWeak方法

如下是objc_initWeak方法的底層源碼

id objc_initWeak(id *location, id newObj)
{
    if (!newObj) {
        *location = nil;
        return nil;
    }

    return storeWeak<DontHaveOld, DoHaveNew, DoCrashIfDeallocating>
        (location, (objc_object*)newObj);
}

該方法的兩個參數locationnewObj

  • location__weak指針的地址,存儲指針的地址,這樣便可以在最后將其指向的對象置為nil。
  • newObj :所引用的對象。即例子中的obj 。

從上面的代碼可以看出objc_initWeak方法只是一個深層次函數調用的入口,在該方法內部調用了storeWeak方法。下面我們來看下storeWeak方法的實現代碼。

2、storeWeak方法

如下是storeWeak方法的實現代碼。

// Template parameters.
enum HaveOld { DontHaveOld = false, DoHaveOld = true };
enum HaveNew { DontHaveNew = false, DoHaveNew = true };
enum CrashIfDeallocating {
    DontCrashIfDeallocating = false, DoCrashIfDeallocating = true
};

template <HaveOld haveOld, HaveNew haveNew,
          CrashIfDeallocating crashIfDeallocating>
static id
storeWeak(id *location, objc_object *newObj)
{
    assert(haveOld  ||  haveNew);
    if (!haveNew) assert(newObj == nil);

    Class previouslyInitializedClass = nil;
    id oldObj;
    SideTable *oldTable;
    SideTable *newTable;

    // Acquire locks for old and new values.
    // Order by lock address to prevent lock ordering problems.
    // Retry if the old value changes underneath us.
 retry:
    if (haveOld) { // 如果weak ptr之前弱引用過一個obj,則將這個obj所對應的SideTable取出,賦值給oldTable
        oldObj = *location;
        oldTable = &SideTables()[oldObj];
    } else {
        oldTable = nil; // 如果weak ptr之前沒有弱引用過一個obj,則oldTable = nil
    }
    if (haveNew) { // 如果weak ptr要weak引用一個新的obj,則將該obj對應的SideTable取出,賦值給newTable
        newTable = &SideTables()[newObj];
    } else {
        newTable = nil; // 如果weak ptr不需要引用一個新obj,則newTable = nil
    }
    
    // 加鎖操作,防止多線程中競爭沖突
    SideTable::lockTwo<haveOld, haveNew>(oldTable, newTable);

    // location 應該與 oldObj 保持一致,如果不同,說明當前的 location 已經處理過 oldObj 可是又被其他線程所修改
    if (haveOld  &&  *location != oldObj) {
        SideTable::unlockTwo<haveOld, haveNew>(oldTable, newTable);
        goto retry;
    }

    // Prevent a deadlock between the weak reference machinery
    // and the +initialize machinery by ensuring that no
    // weakly-referenced object has an un-+initialized isa.
    if (haveNew  &&  newObj) {
        Class cls = newObj->getIsa();
        if (cls != previouslyInitializedClass  &&
            !((objc_class *)cls)->isInitialized())  // 如果cls還沒有初始化,先初始化,再嘗試設置weak
        {
            SideTable::unlockTwo<haveOld, haveNew>(oldTable, newTable);
            _class_initialize(_class_getNonMetaClass(cls, (id)newObj));

            // If this class is finished with +initialize then we're good.
            // If this class is still running +initialize on this thread
            // (i.e. +initialize called storeWeak on an instance of itself)
            // then we may proceed but it will appear initializing and
            // not yet initialized to the check above.
            // Instead set previouslyInitializedClass to recognize it on retry.
            previouslyInitializedClass = cls; // 這里記錄一下previouslyInitializedClass, 防止改if分支再次進入

            goto retry; // 重新獲取一遍newObj,這時的newObj應該已經初始化過了
        }
    }

    // Clean up old value, if any.
    if (haveOld) {
        weak_unregister_no_lock(&oldTable->weak_table, oldObj, location); // 如果weak_ptr之前弱引用過別的對象oldObj,則調用weak_unregister_no_lock,在oldObj的weak_entry_t中移除該weak_ptr地址
    }

    // Assign new value, if any.
    if (haveNew) { // 如果weak_ptr需要弱引用新的對象newObj
        // (1) 調用weak_register_no_lock方法,將weak ptr的地址記錄到newObj對應的weak_entry_t中
        newObj = (objc_object *)
            weak_register_no_lock(&newTable->weak_table, (id)newObj, location,
                                  crashIfDeallocating);
        // weak_register_no_lock returns nil if weak store should be rejected
        
        // (2) 更新newObj的isa的weakly_referenced bit標志位
        // Set is-weakly-referenced bit in refcount table.
        if (newObj  &&  !newObj->isTaggedPointer()) {
            newObj->setWeaklyReferenced_nolock();
        }

        // Do not set *location anywhere else. That would introduce a race.
        // (3)*location 賦值,也就是將weak ptr直接指向了newObj。可以看到,這里并沒有將newObj的引用計數+1
        *location = (id)newObj; // 將weak ptr指向object
    }
    else {
        // No new value. The storage is not changed.
    }
    
    // 解鎖,其他線程可以訪問oldTable, newTable了
    SideTable::unlockTwo<haveOld, haveNew>(oldTable, newTable);

    return (id)newObj; // 返回newObj,此時的newObj與剛傳入時相比,weakly-referenced bit位置1
}

storeWeak方法的實現代碼雖然有些長,但是并不難以理解。下面我們來分析下該方法的實現。

  1. storeWeak方法實際上是接收了5個參數,分別是haveOld、haveNew和crashIfDeallocating,這三個參數都是以模板的方式傳入的,是三個bool類型的參數。 分別表示weak指針之前是否指向了一個弱引用,weak指針是否需要指向一個新的引用,若果被弱引用的對象正在析構,此時再弱引用該對象是否應該crash。
  2. 該方法維護了oldTablenewTable分別表示舊的引用弱表和新的弱引用表,它們都是SideTable的hash表。
  3. 如果weak指針之前指向了一個弱引用,則會調用weak_unregister_no_lock方法將舊的weak指針地址移除。
  4. 如果weak指針需要指向一個新的引用,則會調用weak_register_no_lock方法將新的weak指針地址添加到弱引用表中。
  5. 調用setWeaklyReferenced_nolock方法修改weak新引用的對象的bit標志位

那么這個方法中的重點也就是weak_unregister_no_lockweak_register_no_lock這兩個方法。而這連個方法都是操作的SideTable這樣一個結構的變量,那么我們需要先來了解下SideTable

3、SideTable

先來看下SideTable的定義。

struct SideTable {
    spinlock_t slock;
    RefcountMap refcnts;
    weak_table_t weak_table;
}

SideTable的定義很清晰,有三個成員:

  • spinlock_t slock : 自旋鎖,用于上鎖/解鎖 SideTable。
  • RefcountMap refcnts :用來存儲OC對象的引用計數的 hash表(僅在未開啟isa優化或在isa優化情況下isa_t的引用計數溢出時才會用到)。
  • weak_table_t weak_table : 存儲對象弱引用指針的hash表。是OC中weak功能實現的核心數據結構。

3.1、weak_table_t

先來看下weak_table_t的底層代碼。

struct weak_table_t {
    weak_entry_t *weak_entries;
    size_t    num_entries;
    uintptr_t mask;
    uintptr_t max_hash_displacement;
};
  • weak_entries: hash數組,用來存儲弱引用對象的相關信息weak_entry_t
  • num_entries: hash數組中的元素個數
  • mask:hash數組長度-1,會參與hash計算。(注意,這里是hash數組的長度,而不是元素個數。比如,數組長度可能是64,而元素個數僅存了2個)
  • max_hash_displacement:可能會發生的hash沖突的最大次數,用于判斷是否出現了邏輯錯誤(hash表中的沖突次數絕不會超過改值)

weak_table_t是一個典型的hash結構。weak_entries是一個動態數組,用來存儲weak_entry_t類型的元素,這些元素實際上就是OC對象的弱引用信息。

3.2、weak_entry_t

weak_entry_t的結構也是一個hash結構,其存儲的元素是弱引用對象指針的指針, 通過操作指針的指針,就可以使得weak 引用的指針在對象析構后,指向nil。

#define WEAK_INLINE_COUNT 4
#define REFERRERS_OUT_OF_LINE 2

struct weak_entry_t {
    DisguisedPtr<objc_object> referent; // 被弱引用的對象
    
    // 引用該對象的對象列表,聯合。 引用個數小于4,用inline_referrers數組。 用個數大于4,用動態數組weak_referrer_t *referrers
    union {
        struct {
            weak_referrer_t *referrers;                      // 弱引用該對象的對象指針地址的hash數組
            uintptr_t        out_of_line_ness : 2;           // 是否使用動態hash數組標記位
            uintptr_t        num_refs : PTR_MINUS_2;         // hash數組中的元素個數
            uintptr_t        mask;                           // hash數組長度-1,會參與hash計算。(注意,這里是hash數組的長度,而不是元素個數。比如,數組長度可能是64,而元素個數僅存了2個)素個數)。
            uintptr_t        max_hash_displacement;          // 可能會發生的hash沖突的最大次數,用于判斷是否出現了邏輯錯誤(hash表中的沖突次數絕不會超過改值)
        };
        struct {
            // out_of_line_ness field is low bits of inline_referrers[1]
            weak_referrer_t  inline_referrers[WEAK_INLINE_COUNT];
        };
    };

    bool out_of_line() {
        return (out_of_line_ness == REFERRERS_OUT_OF_LINE);
    }

    weak_entry_t& operator=(const weak_entry_t& other) {
        memcpy(this, &other, sizeof(other));
        return *this;
    }

    weak_entry_t(objc_object *newReferent, objc_object **newReferrer)
        : referent(newReferent) // 構造方法,里面初始化了靜態數組
    {
        inline_referrers[0] = newReferrer;
        for (int i = 1; i < WEAK_INLINE_COUNT; i++) {
            inline_referrers[i] = nil;
        }
    }
};

可以看到在weak_entry_t的結構定義中有聯合體,在聯合體的內部有定長數組inline_referrers[WEAK_INLINE_COUNT]和動態數組weak_referrer_t *referrers兩種方式來存儲弱引用對象的指針地址。通過out_of_line()這樣一個函數方法來判斷采用哪種存儲方式。當弱引用該對象的指針數目小于等于WEAK_INLINE_COUNT時,使用定長數組。當超過WEAK_INLINE_COUNT時,會將定長數組中的元素轉移到動態數組中,并之后都是用動態數組存儲。

到這里我們已經清楚了弱引用表的結構是一個hash結構的表,Key是所指對象的地址,Value是weak指針的地址(這個地址的值是所指對象的地址)數組。那么接下來看看這個弱引用表是怎么維護這些數據的。

4、weak_register_no_lock方法添加弱引用

id 
weak_register_no_lock(weak_table_t *weak_table, id referent_id, 
                      id *referrer_id, bool crashIfDeallocating)
{
    objc_object *referent = (objc_object *)referent_id;
    objc_object **referrer = (objc_object **)referrer_id;

    // 如果referent為nil 或 referent 采用了TaggedPointer計數方式,直接返回,不做任何操作
    if (!referent  ||  referent->isTaggedPointer()) return referent_id;

    // 確保被引用的對象可用(沒有在析構,同時應該支持weak引用)
    bool deallocating;
    if (!referent->ISA()->hasCustomRR()) {
        deallocating = referent->rootIsDeallocating();
    }
    else {
        BOOL (*allowsWeakReference)(objc_object *, SEL) = 
            (BOOL(*)(objc_object *, SEL))
            object_getMethodImplementation((id)referent, 
                                           SEL_allowsWeakReference);
        if ((IMP)allowsWeakReference == _objc_msgForward) {
            return nil;
        }
        deallocating =
            ! (*allowsWeakReference)(referent, SEL_allowsWeakReference);
    }
    // 正在析構的對象,不能夠被弱引用
    if (deallocating) {
        if (crashIfDeallocating) {
            _objc_fatal("Cannot form weak reference to instance (%p) of "
                        "class %s. It is possible that this object was "
                        "over-released, or is in the process of deallocation.",
                        (void*)referent, object_getClassName((id)referent));
        } else {
            return nil;
        }
    }

    // now remember it and where it is being stored
    // 在 weak_table中找到referent對應的weak_entry,并將referrer加入到weak_entry中
    weak_entry_t *entry;
    if ((entry = weak_entry_for_referent(weak_table, referent))) { // 如果能找到weak_entry,則講referrer插入到weak_entry中
        append_referrer(entry, referrer);   // 將referrer插入到weak_entry_t的引用數組中
    } 
    else { // 如果找不到,就新建一個
        weak_entry_t new_entry(referent, referrer);  
        weak_grow_maybe(weak_table);
        weak_entry_insert(weak_table, &new_entry);
    }

    // Do not set *referrer. objc_storeWeak() requires that the 
    // value not change.

    return referent_id;
}

這個方法需要傳入四個參數,它們代表的意義如下:

  • weak_tableweak_table_t結構類型的全局的弱引用表。
  • referent_id:weak指針。
  • *referrer_id:weak指針地址。
  • crashIfDeallocating :若果被弱引用的對象正在析構,此時再弱引用該對象是否應該crash。

從上面的代碼我么可以知道該方法主要的做了如下幾個方便的工作。

  1. 如果referent為nil 或 referent 采用了TaggedPointer計數方式,直接返回,不做任何操作。
  2. 如果對象正在析構,則拋出異常。
  3. 如果對象不能被weak引用,直接返回nil。
  4. 如果對象沒有再析構且可以被weak引用,則調用weak_entry_for_referent方法根據弱引用對象的地址從弱引用表中找到對應的weak_entry,如果能夠找到則調用append_referrer方法向其中插入weak指針地址。否則新建一個weak_entry。

4.1、weak_entry_for_referent取元素

static weak_entry_t *
weak_entry_for_referent(weak_table_t *weak_table, objc_object *referent)
{
    assert(referent);

    weak_entry_t *weak_entries = weak_table->weak_entries;

    if (!weak_entries) return nil;

    size_t begin = hash_pointer(referent) & weak_table->mask;  // 這里通過 & weak_table->mask的位操作,來確保index不會越界
    size_t index = begin;
    size_t hash_displacement = 0;
    while (weak_table->weak_entries[index].referent != referent) {
        index = (index+1) & weak_table->mask;
        if (index == begin) bad_weak_table(weak_table->weak_entries); // 觸發bad weak table crash
        hash_displacement++;
        if (hash_displacement > weak_table->max_hash_displacement) { // 當hash沖突超過了可能的max hash 沖突時,說明元素沒有在hash表中,返回nil 
            return nil;
        }
    }
    
    return &weak_table->weak_entries[index];
}

4.2、append_referrer添加元素

static void append_referrer(weak_entry_t *entry, objc_object **new_referrer)
{
    if (! entry->out_of_line()) { // 如果weak_entry 尚未使用動態數組,走這里
        // Try to insert inline.
        for (size_t i = 0; i < WEAK_INLINE_COUNT; i++) {
            if (entry->inline_referrers[i] == nil) {
                entry->inline_referrers[i] = new_referrer;
                return;
            }
        }
        
        // 如果inline_referrers的位置已經存滿了,則要轉型為referrers,做動態數組。
        // Couldn't insert inline. Allocate out of line.
        weak_referrer_t *new_referrers = (weak_referrer_t *)
            calloc(WEAK_INLINE_COUNT, sizeof(weak_referrer_t));
        // This constructed table is invalid, but grow_refs_and_insert
        // will fix it and rehash it.
        for (size_t i = 0; i < WEAK_INLINE_COUNT; i++) {
            new_referrers[i] = entry->inline_referrers[I];
        }
        entry->referrers = new_referrers;
        entry->num_refs = WEAK_INLINE_COUNT;
        entry->out_of_line_ness = REFERRERS_OUT_OF_LINE;
        entry->mask = WEAK_INLINE_COUNT-1;
        entry->max_hash_displacement = 0;
    }

    // 對于動態數組的附加處理:
    assert(entry->out_of_line()); // 斷言: 此時一定使用的動態數組

    if (entry->num_refs >= TABLE_SIZE(entry) * 3/4) { // 如果動態數組中元素個數大于或等于數組位置總空間的3/4,則擴展數組空間為當前長度的一倍
        return grow_refs_and_insert(entry, new_referrer); // 擴容,并插入
    }
    
    // 如果不需要擴容,直接插入到weak_entry中
    // 注意,weak_entry是一個哈希表,key:w_hash_pointer(new_referrer) value: new_referrer
    
    // 細心的人可能注意到了,這里weak_entry_t 的hash算法和 weak_table_t的hash算法是一樣的,同時擴容/減容的算法也是一樣的
    size_t begin = w_hash_pointer(new_referrer) & (entry->mask); // '& (entry->mask)' 確保了 begin的位置只能大于或等于 數組的長度
    size_t index = begin;  // 初始的hash index
    size_t hash_displacement = 0;  // 用于記錄hash沖突的次數,也就是hash再位移的次數
    while (entry->referrers[index] != nil) {
        hash_displacement++;
        index = (index+1) & entry->mask;  // index + 1, 移到下一個位置,再試一次能否插入。(這里要考慮到entry->mask取值,一定是:0x111, 0x1111, 0x11111, ... ,因為數組每次都是*2增長,即8, 16, 32,對應動態數組空間長度-1的mask,也就是前面的取值。)
        if (index == begin) bad_weak_table(entry); // index == begin 意味著數組繞了一圈都沒有找到合適位置,這時候一定是出了什么問題。
    }
    if (hash_displacement > entry->max_hash_displacement) { // 記錄最大的hash沖突次數, max_hash_displacement意味著: 我們嘗試至多max_hash_displacement次,肯定能夠找到object對應的hash位置
        entry->max_hash_displacement = hash_displacement;
    }
    // 將ref存入hash數組,同時,更新元素個數num_refs
    weak_referrer_t &ref = entry->referrers[index];
    ref = new_referrer;
    entry->num_refs++;
}

這段代碼首先是使用定長數組還是動態數組,如果是使用定長數組,則直接weak指針地址直接添加到數組即可,如果定長數組已經用盡,則需要將定長數組中的元素轉存到動態數組中。

5、weak_unregister_no_lock移除引用

如果weak指針之前指向了一個弱引用,則會調用weak_unregister_no_lock方法將舊的weak指針地址移除。

void
weak_unregister_no_lock(weak_table_t *weak_table, id referent_id, 
                        id *referrer_id)
{
    objc_object *referent = (objc_object *)referent_id;
    objc_object **referrer = (objc_object **)referrer_id;

    weak_entry_t *entry;

    if (!referent) return;

    if ((entry = weak_entry_for_referent(weak_table, referent))) { // 查找到referent所對應的weak_entry_t
        remove_referrer(entry, referrer);  // 在referent所對應的weak_entry_t的hash數組中,移除referrer
       
        // 移除元素之后, 要檢查一下weak_entry_t的hash數組是否已經空了
        bool empty = true;
        if (entry->out_of_line()  &&  entry->num_refs != 0) {
            empty = false;
        }
        else {
            for (size_t i = 0; i < WEAK_INLINE_COUNT; i++) {
                if (entry->inline_referrers[i]) {
                    empty = false; 
                    break;
                }
            }
        }

        if (empty) { // 如果weak_entry_t的hash數組已經空了,則需要將weak_entry_t從weak_table中移除
            weak_entry_remove(weak_table, entry);
        }
    }
  1. 首先,它會在weak_table中找出referent對應的weak_entry_t
  2. 在weak_entry_t中移除referrer
  3. 移除元素后,判斷此時weak_entry_t中是否還有元素 (empty==true?)
  4. 如果此時weak_entry_t已經沒有元素了,則需要將weak_entry_t從weak_table中移除

到這里為止就是對于一個對象做weak引用時底層做的事情,用weak引用對象后引用計數并不會加1,當對象釋放時,所有weak引用它的指針又是如何自動設置為nil的呢?

6、dealloc

當對象的引用計數為0時,底層會調用_objc_rootDealloc方法對對象進行釋放,而在_objc_rootDealloc方法里面會調用rootDealloc方法。如下是rootDealloc方法的代碼實現。

inline void
objc_object::rootDealloc()
{
    if (isTaggedPointer()) return;  // fixme necessary?

    if (fastpath(isa.nonpointer  &&  
                 !isa.weakly_referenced  &&  
                 !isa.has_assoc  &&  
                 !isa.has_cxx_dtor  &&  
                 !isa.has_sidetable_rc))
    {
        assert(!sidetable_present());
        free(this);
    } 
    else {
        object_dispose((id)this);
    }
}
  1. 首先判斷對象是否是Tagged Pointer,如果是則直接返回。
  2. 如果對象是采用了優化的isa計數方式,且同時滿足對象沒有被weak引用!isa.weakly_referenced、沒有關聯對象!isa.has_assoc、沒有自定義的C++析構方法!isa.has_cxx_dtor、沒有用到SideTable來引用計數!isa.has_sidetable_rc則直接快速釋放。
  3. 如果不能滿足2中的條件,則會調用object_dispose方法。

6.1、object_dispose

object_dispose方法很簡單,主要是內部調用了objc_destructInstance方法。

void *objc_destructInstance(id obj) 
{
    if (obj) {
        // Read all of the flags at once for performance.
        bool cxx = obj->hasCxxDtor();
        bool assoc = obj->hasAssociatedObjects();

        // This order is important.
        if (cxx) object_cxxDestruct(obj);
        if (assoc) _object_remove_assocations(obj);
        obj->clearDeallocating();
    }

    return obj;
}

上面這一段代碼很清晰,如果有自定義的C++析構方法,則調用C++析構函數。如果有關聯對象,則移除關聯對象并將其自身從Association Manager的map中移除。調用clearDeallocating方法清除對象的相關引用。

6.2、clearDeallocating

inline void 
objc_object::clearDeallocating()
{
    if (slowpath(!isa.nonpointer)) {
        // Slow path for raw pointer isa.
        sidetable_clearDeallocating();
    }
    else if (slowpath(isa.weakly_referenced  ||  isa.has_sidetable_rc)) {
        // Slow path for non-pointer isa with weak refs and/or side table data.
        clearDeallocating_slow();
    }

    assert(!sidetable_present());
}

clearDeallocating中有兩個分支,現實判斷對象是否采用了優化isa引用計數,如果沒有的話則需要清理對象存儲在SideTable中的引用計數數據。如果對象采用了優化isa引用計數,則判斷是都有使用SideTable的輔助引用計數(isa.has_sidetable_rc)或者有weak引用(isa.weakly_referenced),符合這兩種情況中一種的,調用clearDeallocating_slow方法。

6.3、clearDeallocating_slow

NEVER_INLINE void
objc_object::clearDeallocating_slow()
{
    assert(isa.nonpointer  &&  (isa.weakly_referenced || isa.has_sidetable_rc));

    SideTable& table = SideTables()[this]; // 在全局的SideTables中,以this指針為key,找到對應的SideTable
    table.lock();
    if (isa.weakly_referenced) { // 如果obj被弱引用
        weak_clear_no_lock(&table.weak_table, (id)this); // 在SideTable的weak_table中對this進行清理工作
    }
    if (isa.has_sidetable_rc) { // 如果采用了SideTable做引用計數
        table.refcnts.erase(this); // 在SideTable的引用計數中移除this
    }
    table.unlock();
}

在這里我們關心的是weak_clear_no_lock方法。這里調用了weak_clear_no_lock來做weak_table的清理工作。

6.4、weak_clear_no_lock

void 
weak_clear_no_lock(weak_table_t *weak_table, id referent_id) 
{
    objc_object *referent = (objc_object *)referent_id;

    weak_entry_t *entry = weak_entry_for_referent(weak_table, referent); // 找到referent在weak_table中對應的weak_entry_t
    if (entry == nil) {
        /// XXX shouldn't happen, but does with mismatched CF/objc
        //printf("XXX no entry for clear deallocating %p\n", referent);
        return;
    }

    // zero out references
    weak_referrer_t *referrers;
    size_t count;
    
    // 找出weak引用referent的weak 指針地址數組以及數組長度
    if (entry->out_of_line()) {
        referrers = entry->referrers;
        count = TABLE_SIZE(entry);
    } 
    else {
        referrers = entry->inline_referrers;
        count = WEAK_INLINE_COUNT;
    }
    
    for (size_t i = 0; i < count; ++i) {
        objc_object **referrer = referrers[i]; // 取出每個weak ptr的地址
        if (referrer) {
            if (*referrer == referent) { // 如果weak ptr確實weak引用了referent,則將weak ptr設置為nil,這也就是為什么weak 指針會自動設置為nil的原因
                *referrer = nil;
            }
            else if (*referrer) { // 如果所存儲的weak ptr沒有weak 引用referent,這可能是由于runtime代碼的邏輯錯誤引起的,報錯
                _objc_inform("__weak variable at %p holds %p instead of %p. "
                             "This is probably incorrect use of "
                             "objc_storeWeak() and objc_loadWeak(). "
                             "Break on objc_weak_error to debug.\n", 
                             referrer, (void*)*referrer, (void*)referent);
                objc_weak_error();
            }
        }
    }
    
    weak_entry_remove(weak_table, entry); // 由于referent要被釋放了,因此referent的weak_entry_t也要移除出weak_table
}

7、總結

  • 1、weak的原理在于底層維護了一張weak_table_t結構的hash表,key是所指對象的地址,value是weak指針的地址數組。
  • 2、weak 關鍵字的作用是弱引用,所引用對象的計數器不會加1,并在引用對象被釋放的時候自動被設置為 nil。
  • 3、對象釋放時,調用clearDeallocating函數根據對象地址獲取所有weak指針地址的數組,然后遍歷這個數組把其中的數據設為nil,最后把這個entry從weak表中刪除,最后清理對象的記錄。
  • 4、文章中介紹了SideTable、weak_table_t、weak_entry_t這樣三個結構,它們之間的關系如下圖所示。

參考資料

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