面试题：Objective-C与C语言混合编程的内存管理注意事项

Question

在Objective - C与C语言混合编程中，分别使用Objective - C的ARC（自动引用计数）和C语言的malloc/free进行内存分配与释放。描述在这种情况下可能出现的内存管理问题，并说明如何避免内存泄漏和悬空指针等问题。

Answer 1

可能出现的内存管理问题

1. 内存泄漏：
   • 如果在使用malloc分配内存后，忘记调用free释放内存，而ARC无法管理通过malloc分配的内存，就会导致内存泄漏。例如，在Objective - C方法中使用malloc分配了一块内存，之后方法结束但没有free这块内存。
   • 同样，对于ARC管理的对象，如果没有正确设置对象之间的引用关系，导致对象循环引用，ARC也无法自动释放这些对象，从而造成内存泄漏。比如两个对象互相强引用。
2. 悬空指针：
   • 当使用free释放了通过malloc分配的内存后，如果没有将指向该内存的指针设置为NULL，其他代码可能会继续使用这个指针，导致悬空指针问题。例如，在free内存后，另一个函数以为指针仍指向有效内存而使用它，从而引发未定义行为。
   • 在ARC环境下，如果对象被ARC释放（因为没有强引用），而指向该对象的指针没有更新，也会产生类似悬空指针的情况（虽然ARC在某些情况下会自动将指针置为nil，但并非所有情况都如此）。

避免内存泄漏和悬空指针问题的方法

1. 避免内存泄漏：
   • 对于malloc/free：
     • 确保每一次malloc都有对应的free。可以将malloc和free操作放在同一个函数内，并且尽量保证代码逻辑清晰，便于跟踪内存分配和释放。例如：

void someFunction() {
    char *ptr = (char *)malloc(100);
    if (ptr!= NULL) {
        // 使用ptr
        free(ptr);
        ptr = NULL;
    }
}

• 对于ARC：
  • 正确管理对象之间的引用关系。避免循环引用，使用weak或unowned（在Swift中有类似概念，Objective - C中weak比较常用）来打破循环引用。例如，如果有两个视图控制器互相引用，一个视图控制器中的属性可以声明为weak：

@interface ViewControllerA : UIViewController
@property (nonatomic, strong) ViewControllerB *viewControllerB;
@end

@interface ViewControllerB : UIViewController
@property (nonatomic, weak) ViewControllerA *viewControllerA;
@end

2. 避免悬空指针：
   • 对于malloc/free：
     • 在调用free后，立即将指针设置为NULL。这样可以防止其他代码误使用已经释放的内存。如上述代码示例中，在free(ptr)后设置ptr = NULL。
   • 对于ARC：
     • 尽量使用weak指针来引用对象，特别是在对象的生命周期可能比当前引用它的对象短的情况下。当对象被释放时，weak指针会自动被设置为nil，避免悬空指针问题。例如，在一个视图控制器中，当子视图的生命周期可能独立于视图控制器时，可以使用weak来引用子视图：

@interface MyViewController : UIViewController
@property (nonatomic, weak) UIView *subView;
@end