面试题：Objective-C中ARC在复杂数据结构下的内存管理行为

Question

假设你有一个复杂的数据结构，例如由多个自定义类相互嵌套组成的树状结构，每个节点类都包含对其他节点的强引用。在ARC环境下，如何确保内存管理的正确性，避免循环引用问题？请详细描述实现思路并给出关键代码示例。

Answer 1

实现思路

1. 使用弱引用：在可能产生循环引用的地方，将强引用改为弱引用。弱引用不会增加对象的引用计数，当对象的强引用计数变为0时，对象会被释放，此时弱引用会自动被设置为nil。
2. 合理设计数据结构：分析数据结构中可能出现循环引用的路径，从设计层面尽量避免形成循环。例如，对于树状结构，通常父节点持有子节点的强引用，而子节点对父节点使用弱引用。

关键代码示例

假设我们有一个简单的树状结构，包含TreeNode类，每个节点有一个父节点和多个子节点：

class TreeNode {
    var value: Int
    var children = [TreeNode]()
    // 使用弱引用避免循环引用
    weak var parent: TreeNode?

    init(value: Int) {
        self.value = value
    }

    func addChild(_ child: TreeNode) {
        children.append(child)
        child.parent = self
    }
}

在上述代码中，parent属性被声明为weak，这样就避免了父子节点之间可能产生的循环引用。

如果是在Objective - C中：

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface TreeNode : NSObject

@property (nonatomic, assign) NSInteger value;
@property (nonatomic, strong) NSMutableArray<TreeNode *> *children;
// 使用弱引用避免循环引用
@property (nonatomic, weak) TreeNode *parent;

- (instancetype)initWithValue:(NSInteger)value;
- (void)addChild:(TreeNode *)child;

@end

@implementation TreeNode

- (instancetype)initWithValue:(NSInteger)value {
    self = [super init];
    if (self) {
        _value = value;
        _children = [NSMutableArray array];
    }
    return self;
}

- (void)addChild:(TreeNode *)child {
    [self.children addObject:child];
    child.parent = self;
}

@end

在Objective - C中，通过weak关键字来声明parent属性，以防止循环引用。