在 Objective-C/iPhone 应用程序中使用“经典”malloc()/free() 可以吗？答案

【问题标题】：Is it ok to use "classic" malloc()/free() in Objective-C/iPhone apps?在 Objective-C/iPhone 应用程序中使用“经典”malloc()/free() 可以吗？
【发布时间】：2010-11-12 03:32:03
【问题描述】：

我玩 iPhone 开发已经有一段时间了，虽然当你是一个“硬核”.NET 开发人员时感觉有点尴尬，但一旦你习惯了它并没有那么糟糕。

在我读过的关于 Objective-C 的每一本书中，只有关于内存管理的 retain/release（引用计数）。作为一个老派的 C/C++ 开发人员，使用 malloc() 和 free() 的“正常”方式分配似乎很奇怪，仅在一些脚注中提及。

我知道 malloc() 和 free() 在 Objective-C 中工作，但我很好奇这是否是常见的做法。毕竟，如果我想分配一个 100 个整数的数组，似乎这是最有效的方法：

int *array = malloc(sizeof(int) * 100);

memset(array,0,sizeof(int) * 100);

// use the array

free(array);

这确实是最好的方法，还是我应该避免使用普通的 C 内存管理？

【问题讨论】：

标签： c objective-c memory-management

【解决方案1】：

有一个围绕原始内存的 Objective-C 包装器，我喜欢将它用于类似的任务：NSMutableData。它的好处是为您提供保留/释放所有权，而且它可以轻松扩展数组（无需您自己进行重新分配）。

您的代码如下所示：

NSMutableData* data = [NSMutableData dataWithLength:sizeof(int) * 100];
int* array = [data mutableBytes];
// memory is already zeroed

// use the array

// decide later that we need more space:
[data setLength:sizeof(int) * 200];
array = [data mutableBytes]; // re-fetch pointer in case memory needed to be copied

// no need to free
// (it's done when the autoreleased object is deallocated)

【讨论】：

我喜欢这个答案@Nikolai Ruhe。我使用“malloc”ed 数组作为属性。我有这个类的 3 个对象，我在 dealloc 中“释放”了数组。然而，在释放第一个对象后，我在释放第二个对象时收到“malloc: *** error for object 0x70a60: pointer being free was not assigned”错误！？看起来 malloc 是在“类级别”而不是“对象级别”完成的。切换到您的解决方案使这种情况消失了，但是对象的“行为”也发生了变化。还不知道为什么。
好的，我试过了，但令我恐惧的是，最终发现我的“数组”充满了随机位。我猜在我完成数组之前，底层的“数据”是自动释放的。对数据进行“保留”可以解决该问题，但现在我必须保留对“数据”对象的引用，从而使该解决方案的吸引力降低。
@iPadDeveloper2011 你必须重新阅读内存管理编程指南developer.apple.com/library/ios/#documentation/Cocoa/Conceptual/…
@iPadDeveloper2011：您需要重新学习内存管理。在这种特殊情况下，数据将被自动释放。只要自动释放池没有被耗尽，这段代码就可以了，但是一旦你达到可能存在自动释放池可能耗尽的范围，你就不能再使用数据了。如果您需要更长时间，那么您必须 retain 它，然后在完成后 release 它。
我喜欢这个答案。当我需要使用整数数组并丢失引用计数并且能够轻松扩展它们时，我总是很困扰。感谢您提供非常好的解释和示例！

【解决方案2】：

这很好——Objective-C 是 C 的严格超集，所以如果你想编写普通的 C，没有什么能阻止你这样做。在许多情况下，使用malloc 和free 可以避免Objective-C 运行时的开销。

例如，如果您需要动态分配一个未知数量的整数数组，这通常更简单：

int *array = malloc(N * sizeof(int));  // check for NULL return value!
// use array[0]..array[N-1]
...
free(array);

对比：

NSMutableArray *array = [[NSMutableArray alloc] initWithCapacity:N];
// use NSMutableArray methods to do stuff with array; must use NSNumbers instead
// of plain ints, which adds more overhead
...
[array release];

我正在为 iPhone 开发一个文字游戏，我们必须加载一个数兆字节的有效单词字典。单词列表被加载到分配有malloc() 的一个巨大的char 数组中，并进行了一些巧妙的优化以进一步减少内存大小。显然，对于这样的事情，使用NSArray 的开销在有限的 iPhone 上是完全不切实际的。我不确切知道开销是多少，但肯定是每个字符不止一个字节。

【讨论】：

RE：'严格的超集'。虽然我个人（强烈）同意你的观点，但由于我们正在讨论 Apple/iPhone 的开发，所以这种说法在技术上并不正确。 Apple 如此定义它：Objective-C syntax is a superset of GNU C/C++ syntax。严格的超集有一个非常具体的含义，超集的无条件使用是两者中较小的一个（想想“表现得像”与“完全像”）。 syntax 的限定词进一步将其限制在几乎无用的地步，有效地将 Apple 的义务限制在 C99 规范的附件 A 中——标准中 552 页中的 16 页。
我在 Objective C 中使用 malloc/free 时遇到了很多问题。请参阅我对 Nikolai 答案的评论。除此之外，我在分配（复制）指向 malloced 数组的指针以在对象之间共享 malloced 数组时遇到了问题。
虽然您确实可以使用 malloc() 和 free()，但您可以通过使用适当长度的 NSMutableData 来避免大部分运行时开销。

【解决方案3】：

当然，您可以使用这些函数，因为 Objective-C 只是 C 的超集。然而，做这种事情相当少见，因为 Objective-C 包含对象和使这更容易的方法。

毕竟，你可以把上面的代码写成：

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

//Use the array, adding objects when need be

[array release];

虽然您必须创建NSNumber 对象来存储ints（因为NSArray 不允许添加非对象类型），但通常更常见的是使用对象，因为它是更容易移动数据，并且数组类更普遍地与其他 Cocoa 类集成，内存管理通常比标准 C 内存管理更直接。

此外，如果您开始在数组中添加或删除对象，那么 Cocoa 数组对象会让这件事变得更容易。

【讨论】：

如果您需要一个简单的整数数组，这似乎有点过头了。特别是创建 NSNumber 对象的需求对我来说似乎效率很低。如果我想分配一个包含 100,000 个布尔值的数组怎么办？
与使用简单的整数数组相比，可能会有一点开销。但它们肯定比使用 C 内存管理更常用。如果您要分配一个包含 100,000 个布尔值的数组，那么可能有比您当前实现它的方式更好的方法（除非这是一个假设场景）。
如果您正在处理非常简单的对象，这尤其过大。例如，如果您要为 iPhone 构建 MineSweeper，将正方形作为结构体并 malloc 结构体数组比将正方形创建为对象并将它们放入中要快数量级一个 NSArray。此外，您将使用更少的内存。
当然，这取决于问题的上下文，但使用标准 C 内存管理相当少见。此外，正如我所说，如果您正在操作数组项，它们会变得更加有用。
只想指出，100,000 个布尔值（BOOL？）的数组已经是一种内存效率低下的解决方案，因为每个 BOOL 是 1 个字节，但您实际上只需要 1 个位。因此，使用 100,000/8 个字符的数组和按位运算符要好 8 倍。

【解决方案4】：

如果您正在处理标准 C 类型，它并不比在 C 中更常见或“OK”。这就是它在 C 中的处理方式，它是 Objective-C 的一部分。

围绕这些东西编写某种对象包装器以使其与 Cocoa 的其余部分（KVO、内存管理等）协调一致也很常见。因此，您可以创建一个 IntArray 类，在幕后执行 mallocing，以便您可以根据需要保留和释放它。请注意，这并不是绝对必要的——如果这种结构是您程序的主要部分，它会很方便。

【讨论】：

【解决方案5】：

完全可以使用 malloc 和 free 来做你自己的内存管理。其实NSObject的allocWithZone:使用malloc来获取内存。

【讨论】：

它在技术上是 calloc，但是是的。 =)
实际上，它在技术上是NSAllocateObject()。接下来发生的事情更复杂。在启用 GC 的 ObjC2 下，NSAllocateObject() 调用 objc_allocate_object()。在 ObjC2 w/o GC 或 ObjC NSAllocateObject() 调用 class_createInstanceFromZone()，后者又调用 malloc_zone_calloc()，顾名思义，这在逻辑上等价于 calloc()。具有1 的count 的calloc() 定义为无法从malloc 获得的相同size 获得的分配中获得space is initialized to all bits zero (C99 7.20.3.1.2)。