1. SideTables
参考自： iOS内存管理(三)SideTables详解
SideTables与iOS内存管理息息相关，今天就来研究一下SideTables，先看一下SideTables的定义
static StripedMap<SideTable>& SideTables() {
return *reinterpret_cast<StripedMap<SideTable>*>(SideTableBuf);
}
SideTables的实质类型是存储SideTbale的StripedMap。在StripedMap类中有StripeCount定义存储sidetable的最大数量，所以每个SideTables可以对应多个对象，而每个对象对应一个sidetable。
1.1 StripedMap
从上述我们知道了SideTables实际上是一个全局的哈希桶，返回的是一个StripedMap&类型的引用：
static StripedMap<SideTable>& SideTables() {
return *reinterpret_cast<StripedMap<SideTable>*>(SideTableBuf);
}
template<typename T>
class StripedMap {
#if TARGET_OS_IPHONE && !TARGET_OS_SIMULATOR
enum {
StripeCount = 8 };
#else
enum {
StripeCount = 64 };
#endif
struct PaddedT {
T value alignas(CacheLineSize);
};
PaddedT array[StripeCount];
...
}
1 StripeCount定义了里面存储对象最大数量。
enum {
StripeCount = 8 };
2、定义结构体PaddedT包装传入泛型(这里指的是SideTable)，这里使alignas(CacheLineSize)方法使字节对齐。猜测字节对齐的目的是提高存取hash值时的效率。
struct PaddedT {
T value alignas(CacheLineSize);
};
3、实现了index计算的hash算法indexForPointer
static unsigned int indexForPointer(const void *p) {
uintptr_t addr = reinterpret_cast<uintptr_t>(p);
return ((addr >> 4) ^ (addr >> 9)) % StripeCount;
}
4、获取sidetable的操作getLock方法
const void *getLock(int i) {
if (i < StripeCount) return &array[i].value;
else return nil;
}
5、其他锁操作array[i].value.lock，或者array[i].value.unlock(),调用的是sidetable中的锁
void lockAll() {
for (unsigned int i = 0; i < StripeCount; i++) {
array[i].value.lock();
}
}
就是说 SideTables() 返回的 StripedMap, 是一个 value 为 SideTable 的哈希桶(由于 SideTable 内部又在维护数组, 所以这是一个哈希桶结构), 哈希值由对象的地址计算得出.
SideTables 结构图见下：
1.2 SideTable
SideTable包含三个成员，自旋锁，引用计数表和弱引用表。
- spinlock_t slock; // 保证原子操作的自旋锁
- RefcountMap refcnts; // 引用计数的hash 表
- weak_table_t weak_table;
它主要用于管理对象的引用计数和 weak 表。
slock：为了防止竞争选择的自旋锁。refcnts：用来存储OC对象的引用计数的hash表(仅在未开启isa优化或在isa优化情况下isa_t的引用计数溢出时才会用到)。weak_table：存储对象弱引用指针的hash表。是OC中weak功能实现的核心数据结构。
Slock
- slock是一个自旋锁，为了保证多线程访问安全性：在操作引用计数的时候对SideTable加锁，避免数据错误
- ⚠️：这里的slock本质是一个自旋锁，我们给每个SideTable加上一把锁，只让某个SideTable不能多次访问，这就是分离锁。
refcnts
- 本质是一个存储对象引用计数的hash表，key为对象，value为引用计数（优化过得isa中，引用计数主要存储在isa中）
weak_table
- 是存储对象弱引用的一个结构体，该结构体内成员如下
- weak_entry_t *weak_entries;
- size_t num_entries;
- uintptr_t mask;
- uintptr_t max_hash_displacement;
1.3 引用计数refcnts 存储结构RefcountMap
RefcountMap定义如下，他的类型是objc::DenseMap。
typedef objc::DenseMap<DisguisedPtr<objc_object>,size_t,true> RefcountMap;
三个参数分别代表对象的hash key, 引用计数， 是否需要在引用计数为0的时候自动释放相应的hash节点。这里默认传true。
所以对象的引用计数不refcnts不一定存在：只有优化过的isa中由extea_rc来存储引用计数，只有其存储计数上溢出的时候才会存入sidetable的refcnts。
1.4 weak_table_t结构体
/**
全局的弱引用表, 保存object作为key, weak_entry_t作为value
* The global weak references table. Stores object ids as keys,
* and weak_entry_t structs as their values.
*/
struct weak_table_t {
// 保存了所有指向特地对象的 weak指针集合
weak_entry_t *weak_entries;
// weak_table_t中有多少个weak_entry_t
size_t num_entries;
// weak_entry_t数组的count
uintptr_t mask;
// hash key 最大偏移值,
// 采用了开放定制法解决hash冲突,超过max_hash_displacement说明weak_table_t中不存在要找的weak_entry_t
uintptr_t max_hash_displacement;
};
weak_entries：hash数组，用来存储弱引用对象的相关信息weak_entry_t。num_entries：hash数组中的元素个数。mask：hash数组长度-1，会参与hash计算。（注意，这里是hash数组的长度，而不是元素个数。比如，数组长度可能是64，而元素个数仅存了2个）。max_hash_displacement：可能会发生的hash冲突的最大次数，用于判断是否出现了逻辑错误（hash表中的冲突次数绝不会超过改值）。
weak_table_t是一个典型的hash结构。weak_entries是一个动态数组，用来存储weak_entry_t类型的元素，这些元素实际上就是OC对象的弱引用信息。
1.4.1 .weak_entry_t结构体
weak_entry_t的结构也是一个hash结构，其存储的元素是弱引用对象指针的指针， 通过操作指针的指针，就可以使得weak引用的指针在对象析构后，指向nil。其实现代码如下：
#define WEAK_INLINE_COUNT 4
#define REFERRERS_OUT_OF_LINE 2
typedef objc_object ** weak_referrer_t;
struct weak_entry_t {
// 所有weak指针指向的特定对象
DisguisedPtr<objc_object> referent; // 被弱引用的对象
// 共用体,保存weak指针的集合,
// 引用个数小于4，用inline_referrers数组。用个数大于4，用动态数组weak_referrer_t *referrers
union {
struct {
weak_referrer_t *referrers; // 弱引用该对象的对象指针地址的hash数组
uintptr_t out_of_line : 1; // 是否使用动态hash数组标记位
uintptr_t num_refs : PTR_MINUS_1; // hash数组中的元素个数
uintptr_t mask; // hash数组长度-1，会参与hash计算。（注意，这里是hash数组的长度，而不是元素个数。比如，数组长度可能是64，而元素个数仅存了2个）素个数）。
uintptr_t max_hash_displacement; // 可能会发生的hash冲突的最大次数，用于判断是否出现了逻辑错误（hash表中的冲突次数绝不会超过改值）
};
struct {
// out_of_line=0 is LSB of one of these (don't care which)
weak_referrer_t inline_referrers[WEAK_INLINE_COUNT];
};
}
}
在weak_entry_t的结构中，DisguisedPtr referent是对泛型对象的指针做了一个封装，通过这个泛型类来解决内存泄漏的问题。而且weak_entry_t和weak_table_t内部都有一个hash表, 而且都是采用开放定值法解决的hash冲突, 从注释中写out_of_line成员为最低有效位，当其为1的时候，weak_referrer_t成员将扩展为hash table。其中的weak_referrer_t是一个数组的别名。
out_of_line：标志位。标志着weak_entry_t中是用数组保存还是hash表保存weak指针。num_refs：引用计数。这里记录weak_entry_t表中weak指针的数量。mask：weak_entry_t->referrers数组的count。max_hash_displacement：hash key 最大偏移值, 采用了开放定制法解决hash冲突，超过max_hash_displacement说明weak_entry_t中不存在要找的weak_entry_t。
其中out_of_line的值通常情况下是等于零的，所以弱引用表总是一个objc_objective指针数组，当超过4时, 会变成hash表。
weak的结构如图
2.1 weak的实现及其调用的相关函数
- 基本概念：以我们之前的使用经验来看：weak是弱引用，所引用对象的计数器不会加一，并在引用对象被释放的时候自动被设置为nil。
- 实现原理：Runtime维护了一个weak表，用于存储指向某个对象的所有weak指针。weak表其实是一个hash（哈希）表，Key是所指对象的地址，Value是weak指针的地址（这个地址的值是所指对象指针的地址，就是地址的地址）集合(当weak指针的数量小于等于4时，是数组， 超过时，会变成hash表)。
weak的实现原理概括为以下三步：
1、初始化时：runtime会调用objc_initWeak函数，初始化一个新的weak指针指向对象的地址。
2、添加引用时：objc_initWeak函数会调用 objc_storeWeak() 函数， objc_storeWeak() 的作用是更新指针指向，创建对应的弱引用表。
3、释放时，调用clearDeallocating函数。clearDeallocating函数首先根据对象地址获取所有weak指针地址的数组，然后遍历这个数组把其中的数据设为nil，最后把这个entry从weak表中删除，清理对象的记录。
2.1 初始化时：
1. 初始化时：
runtime会调用objc_initWeak函数，objc_initWeak函数会初始化一个新的weak指针指向对象的地址。
2.1.1 objc_initWeak方法
objc_initWeak方法底层源码如下：
// location指针objc , newObj原始对象object
id objc_initWeak(id *location, id newObj) {
// 查看原始对象实例是否有效
// 无效对象直接导致指针释放
if (!newObj) {
*location = nil;
return nil;
}
// 这里传递了三个 bool 数值
// 使用 template 进行常量参数传递是为了优化性能
return storeWeak<false/*old*/, true/*new*/, true/*crash*/>
(location, (objc_object*)newObj);
}
该方法有两个参数location和newObj。
location：__weak指针的地址，存储指针的地址，这样便可以在最后将其指向的对象置为nil。newObj：所引用的对象。即例子中的object。
从上面的代码可以看出objc_initWeak方法只是一个深层次函数调用的入口，在该方法内部调用了storeWeak方法。下面我们来看下storeWeak方法的实现代码。
注意⚠️：objc_initWeak函数有一个前提条件：就是object必须是一个没有被注册为__weak对象的有效指针。而value则可以是nil，或者指向一个有效的对象。
2.1.2 storeWeak方法
storeWeak方法 底层源码如下：
// HaveOld: true - 变量有值
// false - 需要被及时清理，当前值可能为 nil
// HaveNew: true - 需要被分配的新值，当前值可能为 nil
// false - 不需要分配新值
// CrashIfDeallocating: true - 说明 newObj 已经释放或者 newObj 不支持弱引用，该过程需要暂停
// false - 用 nil 替代存储
template bool HaveOld, bool HaveNew, bool CrashIfDeallocating>
static id storeWeak(id *location, objc_object *newObj) {
// 该过程用来更新弱引用指针的指向
// 初始化 previouslyInitializedClass 指针
Class previouslyInitializedClass = nil;
id oldObj;
// 声明两个 SideTable
// ① 新旧散列创建
SideTable *oldTable;
SideTable *newTable;
// 获得新值和旧值的锁存位置（用地址作为唯一标示）
// 通过地址来建立索引标志，防止桶重复
// 下面指向的操作会改变旧值
retry:
// 如果weak ptr之前弱引用过一个obj，则将这个obj所对应的SideTable取出，赋值给oldTable，即获取其旧的Table
if (HaveOld) {
// 更改指针，获得以 oldObj 为索引所存储的值地址
oldObj = *location;
oldTable = &SideTables()[oldObj];
} else {
// 如果weak ptr之前没有弱引用过一个obj，则oldTable = nil
oldTable = nil;
}
// 如果weak ptr要weak引用一个新的obj，则将该obj对应的SideTable取出，赋值给newTable
if (HaveNew) {
// 更改新值指针，获得以 newObj 为索引所存储的值地址
newTable = &SideTables()[newObj];
} else {
// 如果weak ptr不需要引用一个新obj，则newTable = nil
newTable = nil;
}
// 加锁操作，防止多线程中竞争冲突
SideTable::lockTwoHaveOld, HaveNew>(oldTable, newTable);
// 避免线程冲突重处理
// location 应该与 oldObj 保持一致，如果不同，说明当前的 location 已经处理过 oldObj 可是又被其他线程所修改，需要返回上边重新处理
if (HaveOld && *location != oldObj) {
SideTable::unlockTwoHaveOld, HaveNew>(oldTable, newTable);
goto retry;
}
// 防止弱引用间死锁
// 并且通过 +initialize 初始化构造器保证所有弱引用的 isa 非空指向
if (HaveNew && newObj) {
// 获得新对象的 isa 指针
Class cls = newObj->getIsa();
// 如果cls还没有初始化，先初始化，再尝试设置weak
if (cls != previouslyInitializedClass &&
!((objc_class *)cls)->isInitialized()) {
// 解锁
SideTable::unlockTwoHaveOld, HaveNew>(oldTable, newTable);
// 对其 isa 指针进行初始化
_class_initialize(_class_getNonMetaClass(cls, (id)newObj));
// 如果该类已经完成执行 +initialize 方法是最理想情况
// 如果该类 +initialize 在线程中
// 例如 +initialize 正在调用 storeWeak 方法
// 需要手动对其增加保护策略，并设置 previouslyInitializedClass 指针进行标记，防止改if分支再次进入
previouslyInitializedClass = cls;
// 重新获取一遍newObj，这时的newObj应该已经初始化过了
goto retry;
}
}
// ② 清除旧值
// 如果之前该指针有弱引用过一个obj那就得需要清除之前的弱引用
if (HaveOld) {
// 如果weak_ptr之前弱引用过别的对象oldObj，则调用weak_unregister_no_lock，在oldObj的weak_entry_t中移除该weak_ptr地址
weak_unregister_no_lock(&oldTable->weak_table, oldObj, location);
}
// ③ 分配新值
// 如果weak_ptr需要弱引用新的对象newObj
if (HaveNew) {
// (1) 调用weak_register_no_lock方法，将weak ptr的地址记录到newObj对应的weak_entry_t中
// 如果弱引用被释放 weak_register_no_lock 方法返回 nil
newObj = (objc_object *)weak_register_no_lock(&newTable->weak_table,
(id)newObj, location,
CrashIfDeallocating);
// (2) 更新newObj的isa的weakly_referenced bit标志位
if (newObj && !newObj->isTaggedPointer()) {
// 弱引用位初始化操作
// 引用计数那张散列表的weak引用对象的引用计数中标识为weak引用
newObj->setWeaklyReferenced_nolock();
}
// （3）*location 赋值，也就是将weak ptr直接指向了newObj，也就是确保其指针指向是正确的。可以看到，这里并没有将newObj的引用计数+1
*location = (id)newObj;
}
else {
// 没有新值，则无需更改
}
// 解锁，其他线程可以访问oldTable, newTable了
SideTable::unlockTwoHaveOld, HaveNew>(oldTable, newTable);
// 返回newObj，此时的newObj与刚传入时相比，设置了weakly-referenced bit位置1
return (id)newObj;
}
storeWeak方法做了如下操作：
storeWeak方法实际上是接收了5个参数，分别是haveOld、haveNew和crashIfDeallocating，这三个参数都是以模板的方式传入的，是三个bool类型的参数。分别表示weak指针之前是否指向了一个弱引用，weak指针是否需要指向一个新的引用，如果被弱引用的对象正在析构，此时再弱引用该对象是否应该crash。还有id *location,objc_object *newObj- 该方法维护了
oldTable和newTable分别表示旧的引用弱表和新的弱引用表，它们都是SideTable的hash表。 - 如果weak指针之前指向了一个弱引用，则会调用
weak_unregister_no_lock方法将旧的weak指针地址移除。 - 如果weak指针需要指向一个新的引用，则会调用
weak_register_no_lock方法将新的weak指针地址添加到弱引用表中。 - 调用
setWeaklyReferenced_nolock方法修改weak新引用的对象的bit标志位。
那么这个方法中的重点也就是weak_unregister_no_lock和weak_register_no_lock这两个方法。而这两个方法都是操作的SideTable这样一个结构的变量
2.2 添加引用时：
objc_initWeak函数会调用objc_storeWeak() 函数， objc_storeWeak() 的作用是更新指针指向，创建对应的弱引用表。
2.2.1 weak_register_no_lock方法
新对象添加注册操作weak_register_no_lock，通过weak_register_no_lock函数把新的对象进行注册操作，完成与对应的弱引用表进行绑定操作。
实现代码如下：
/* weak_table：weak_table_t结构类型的全局的弱引用表。
referent_id：weak指针所指的对象。
*referrer_id：weak修饰的指针的地址。
crashIfDeallocating：如果被弱引用的对象正在析构，此时再弱引用该对象是否应该crash。
*/
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为nil 或 referent 采用了TaggedPointer计数方式，直接返回，不做任何操作
if (!referent || referent->isTaggedPointer()) return referent_id;
// 确保被引用的对象可用（没有在析构，同时应该支持weak引用）
bool deallocating;
if (!referent->ISA()->hasCustomRR()) {
deallocating = referent->rootIsDeallocating();
}
else {
//不能被weak引用，直接返回nil
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);
}
// 正在析构的对象，不能够被弱引用
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对应的weak_entry,并将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,则讲referrer插入到weak_entry中
append_referrer(entry, referrer); // 将referrer插入到weak_entry_t的引用数组中
}
else {
// 如果找不到，就新建一个
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;
}
weak_register_no_lock工作如下：
- 如果
referent为nil或referent采用了TaggedPointer计数方式，直接返回，不做任何操作。 - 如果对象不能被
weak引用，直接返回nil。 - 如果对象正在析构，则抛出异常。
- 如果对象没有再析构且可以被
weak引用，则调用weak_entry_for_referent方法根据弱引用对象的地址从弱引用表中找到对应的weak_entry，如果能够找到则调用append_referrer方法向其中插入weak指针地址。否则新建一个weak_entry。
weak_entry_for_referent取元素方法和 append_referrer添加元素
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; // 这里通过 & weak_table->mask的位操作，来确保index不会越界
size_t index = begin;
size_t hash_displacement = 0;
while (weak_table->weak_entries[index].referent != referent) {
index = (index+1) & weak_table->mask;
// index == begin 意味着数组绕了一圈都没有找到合适位置，这时候一定是出了什么问题。
if (index == begin) bad_weak_table(weak_table->weak_entries); // 触发bad weak table crash
hash_displacement++;
if (hash_displacement > weak_table->max_hash_displacement) {
// 当hash冲突超过了可能的max hash 冲突时，说明元素没有在hash表中，返回nil
return nil;
}
}
//返回找到的元素
return &weak_table->weak_entries[index];
}
.append_referrer添加元素
static void append_referrer(weak_entry_t *entry, objc_object **new_referrer)
{
// 如果weak_entry 尚未使用动态数组，走这里
if (! entry->out_of_line()) {
// Try to insert inline.
for (size_t i = 0; i < WEAK_INLINE_COUNT; i++) {
// 找到一个空位直接插入，结束返回
if (entry->inline_referrers[i] == nil) {
entry->inline_referrers[i] = new_referrer;
return;
}
}
// 如果inline_referrers的位置已经存满了，则要转型为referrers，做动态数组。
// Couldn't insert inline. Allocate out of line.
// 创建一个动态数组，并将之前的静态数组的值都赋给动态数组
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;
}
// 对于动态数组的附加处理：
assert(entry->out_of_line()); // 断言：此时一定使用的动态数组
// 如果动态数组中元素个数大于或等于数组位置总空间的3/4，则扩展数组空间为当前长度的一倍
if (entry->num_refs >= TABLE_SIZE(entry) * 3/4) {
// 扩容，并插入
return grow_refs_and_insert(entry, new_referrer);
}
// 如果不需要扩容，直接插入到weak_entry中
// 注意，weak_entry是一个哈希表，key：w_hash_pointer(new_referrer) value: new_referrer
// 细心的人可能注意到了，这里weak_entry_t 的hash算法和 weak_table_t的hash算法是一样的，同时扩容/减容的算法也是一样的
size_t begin = w_hash_pointer(new_referrer) & (entry->mask); // '& (entry->mask)' 确保了 begin的位置只能大于或等于 数组的长度
size_t index = begin; // 初始的hash index
size_t hash_displacement = 0; // 用于记录hash冲突的次数，也就是hash再位移的次数
// 使用循环找到一个合适的空位
while (entry->referrers[index] != nil) {
hash_displacement++;
index = (index+1) & entry->mask; // index + 1, 移到下一个位置，再试一次能否插入。（这里要考虑到entry->mask取值，一定是：0x111, 0x1111, 0x11111, ... ，因为数组每次都是*2增长，即8， 16， 32，对应动态数组空间长度-1的mask，也就是前面的取值。）
if (index == begin) bad_weak_table(entry); // index == begin 意味着数组绕了一圈都没有找到合适位置，这时候一定是出了什么问题。
}
// 记录最大的hash冲突次数, max_hash_displacement意味着: 我们尝试至多max_hash_displacement次，肯定能够找到object对应的hash位置
if (hash_displacement > entry->max_hash_displacement) {
entry->max_hash_displacement = hash_displacement;
}
// 将值插入刚才找到的hash表的空位，同时，更新元素个数num_refs
weak_referrer_t &ref = entry->referrers[index];
ref = new_referrer;
entry->num_refs++;
}
2.2.2 weak_unregister_no_lock移除引用
如果weak指针之前指向了一个弱引用，则会调用weak_unregister_no_lock方法将旧的weak指针地址移除。
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;
// 弱引用对象为nil不存在，直接返回
if (!referent) return;
// 查找到referent所对应的weak_entry_t
if ((entry = weak_entry_for_referent(weak_table, referent))) {
remove_referrer(entry, referrer); // 在referent所对应的weak_entry_t的hash数组中，移除referrer
// 移除元素之后， 要检查一下weak_entry_t的hash数组是否已经空了
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;
}
}
}
// 如果weak_entry_t的hash数组已经空了，则需要将weak_entry_t从weak_table中移除
if (empty) {
weak_entry_remove(weak_table, entry);
}
}
return;
}
weak_unregister_no_lock方法在移除引用的时候做了以下操作：
- 首先，它会在weak_table中找出
referent（弱引用对象）·对应的weak_entry_t。 - 在
weak_entry_t中移除referrer。 - 移除元素后，判断此时
weak_entry_t中是否还有元素 （empty==true？）。 - 如果此时
weak_entry_t已经没有元素了，则需要将weak_entry_t从weak_table中移除。
到这里为止就是对于一个对象做weak引用时底层做的事情，用weak引用对象后引用计数并不会加1，当对象释放时，所有weak引用它的指针又是如何自动设置为nil的呢？
3.1 释放时：
调用clearDeallocating函数。clearDeallocating函数首先根据对象地址获取所有weak指针地址的数组，然后遍历这个数组把其中的数据设为nil，最后把这个entry从weak表中删除，最后清理对象的记录。
3.1.1 .当weak引用指向的对象被释放时，又是如何去处理weak指针的呢？
当释放对象时，其基本流程如下：
1、调用objc_release。
2、因为对象的引用计数为0，所以执行dealloc。
3、在dealloc中，调用了_objc_rootDealloc函数。
4、在_objc_rootDealloc中，调用了object_dispose函数。
5、调用objc_destructInstance。
6、最后调用objc_clear_deallocating。
3.1.2 dealloc方法
当对象的引用计数为0时，底层会调用_objc_rootDealloc方法对对象进行释放，而在_objc_rootDealloc方法里面会调用rootDealloc方法。如下是rootDealloc方法的代码实现：
inline void
objc_object::rootDealloc()
{
// 判断对象是否是Tagged Pointer，如果是则直接返回。
if (isTaggedPointer()) return; // fixme necessary?
//如果对象是采用了优化的isa计数方式，且同时满足对象没有被weak引用!isa.weakly_referenced、没有关联对象!isa.has_assoc、没有自定义的C++析构方法!isa.has_cxx_dtor、没有用到SideTable来引用计数!isa.has_sidetable_rc则直接快速释放。
if (fastpath(isa.nonpointer &&
!isa.weakly_referenced &&
!isa.has_assoc &&
!isa.has_cxx_dtor &&
!isa.has_sidetable_rc))
{
assert(!sidetable_present());
free(this);
}
else {
// 调用object_dispose方法。
object_dispose((id)this);
}
}
这个函数又涉及了object_dispose方法
3.1.3 object_dispose方法
object_dispose方法简单，主要是内部调用了objc_destructInstance方法
void *objc_destructInstance(id obj)
{
if (obj) {
// Read all of the flags at once for performance.
// 是否有自定义的C++析构方法
bool cxx = obj->hasCxxDtor();
// 是否有关联对象
bool assoc = obj->hasAssociatedObjects();
// This order is important.
// 如果有自定义的C++析构方法，则调用C++析构函数。
if (cxx) object_cxxDestruct(obj);
// 如果有关联对象，则移除关联对象并将其自身从Association Manager的map中移除。调用clearDeallocating方法清除对象的相关引用。
if (assoc) _object_remove_assocations(obj);
obj->clearDeallocating();
}
return obj;
}
3.1.4 .clearDeallocating方法
inline void
objc_object::clearDeallocating()
{
// 判断对象是否采用了优化isa引用计数
if (slowpath(!isa.nonpointer)) {
// Slow path for raw pointer isa.
// 如果没有的话则需要清理对象存储在SideTable中的引用计数数据
sidetable_clearDeallocating();
}
// 如果对象采用了优化isa引用计数，则判断是否有使用weak引用(isa.weakly_referenced)或者有使用SideTable的辅助引用计数(isa.has_sidetable_rc)，符合这两种情况中一种的，调用clearDeallocating_slow方法。
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());
}
3.1.5 .clearDeallocating_slow方法
NEVER_INLINE void
objc_object::clearDeallocating_slow()
{
assert(isa.nonpointer && (isa.weakly_referenced || isa.has_sidetable_rc));
// 在全局的SideTables中，以this指针为key，找到对应的SideTable
SideTable& table = SideTables()[this];
// 上锁
table.lock();
// 如果obj被弱引用
if (isa.weakly_referenced) {
// 在SideTable的weak_table中对this进行清理工作
weak_clear_no_lock(&table.weak_table, (id)this);
}
// 如果采用了SideTable做引用计数
if (isa.has_sidetable_rc) {
// 在SideTable的引用计数中移除this
table.refcnts.erase(this);
}
// 解锁
table.unlock();
}
在这里我们关心的是weak_clear_no_lock方法。这里调用了weak_clear_no_lock来做weak_table的清理工作。
3.1.6 weak_clear_no_lock方法
void
weak_clear_no_lock(weak_table_t *weak_table, id referent_id)
{
objc_object *referent = (objc_object *)referent_id;
// 找到referent在weak_table中对应的weak_entry_t
weak_entry_t *entry = weak_entry_for_referent(weak_table, referent);
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 指针地址数组以及数组长度
if (entry->out_of_line()) {
// 如果是动态数组
referrers = entry->referrers;
count = TABLE_SIZE(entry);
}
else {
// 如果是静态数组
referrers = entry->inline_referrers;
count = WEAK_INLINE_COUNT;
}
for (size_t i = 0; i < count; ++i) {
// 取出每个weak ptr的地址
objc_object **referrer = referrers[i];
if (referrer) {
// 如果weak ptr确实weak引用了referent，则将weak ptr设置为nil，这也就是为什么weak 指针会自动设置为nil的原因
if (*referrer == referent) {
*referrer = nil;
}
else if (*referrer) {
// 如果所存储的weak ptr没有weak 引用referent，这可能是由于runtime代码的逻辑错误引起的，报错
_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();
}
}
}
// 由于referent要被释放了，因此referent的weak_entry_t也要移除出weak_table
weak_entry_remove(weak_table, entry);
}
objc_clear_deallocating该函数的动作如下：
1、从weak表中，以dealloc对象为key，找到对应的weak_entry_t。
2、将weak_entry_t中的所有附有weak修饰符变量的地址，赋值为nil。
3、将weak表中该对象移除。
总结
weak的原理在于底层维护了一张weak_table_t结构的hash表，key是所指对象的地址，value是weak指针的地址数组。weak关键字的作用是弱引用，所引用对象的计数器不会加1，并在引用对象被释放的时候自动被设置为nil。- 对象释放时，调用
clearDeallocating函数根据对象地址获取所有weak指针地址的数组，然后遍历这个数组把其中的数据设为nil，最后把这个entry从weak表中删除，最后清理对象的记录。 - 文章中介绍了
SideTable、weak_table_t、weak_entry_t这样三个结构，它们之间的关系如下图所示。
- 弱引用的初始化，从上文的分析可以看出，主要的操作部分就在弱引用表的取值，查询数列，创建弱引用表等操作，总结如下。
