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【iOS】block复习

news 2025/9/8 5:28:54

目录

block的本质

block与内存管理

对于block在MRC和ARC下的区别

block内部的内存管理

Block的捕获

__block对变量的内存管理

调用Block的流程

Block的实现

Block循环引用及解决办法

常见的造成循环引用的一种情况：

使用weak

强弱共舞

手动中断持有关系

block传参

其他情况

静态变量持有

__strong持有问题

Block的类型

Block的使用规范

block的本质

block的概念是带有自动变量的匿名函数，block的本质是一个结构体，结构体里有四个部分，分别为isa指针，一个标志参数flag，一个表示所占空间的int变量，还有一个void*指针表示block花括号里的函数指针。因为结构体里有isa指针，所以block同样也是一个类。

block与内存管理

对于block在MRC和ARC下的区别

在MRC（Manual Reference Counting）下：

  • 在MRC中，使用Block需要手动管理其内存。

  • 当一个Block被创建时，它会在栈上分配内存，它不会强引用捕获的对象或者__block变量，因为二者都在栈上，生命周期基本是一样的

  • 当Block需要在长期存储或在异步操作中使用时，需要将Block进行copy操作，将其移动到堆上分配内存，这时Block中捕获的对象或者__block变量也会通过block底层的函数增加引用计数（block会持有捕获的对象或者__block变量底层的结构体），以确保Block及其引用的对象能够正确地存活。

在ARC（Automatic Reference Counting）下：

  • 在ARC中，编译器会自动处理Block的内存管理，无需手动管理retain和release操作。

  • ARC会自动根据Block对外部对象的引用情况来决定是否在Block创建时将外部对象进行retain操作，并在Block销毁时自动进行release操作。

  • 不需要手动执行copy操作，因为ARC会根据需要自动将Block从栈上移动到堆上。

ARC环境下Block自动拷贝的四种情况：

  1. 当Block作为函数返回值时

  2. 当Block被赋值给__strong修饰的指针时

  3. 在Block中作为GCD API参数时

  4. 当Block作为Cocoa API中有UsingBlock方法的参数时

block内部的内存管理

首先，在block并不是所有情况下都需要自行内存管理，在以下情况下不需要内存管理：

  • 当block在栈上时，block内部不会强引用__block变量，因为此时二者共享一个栈帧，二者的生命周期基本是一样的

  • 如果是基本数据类型并且没有加__block修饰符，那么block的捕获机制会直接捕获自动变量的瞬间值，在底层Block的结构体中会追加与自动变量相同类型的变量作为成员变量并赋值(bound by copy 只捕获值 不捕获地址 )（这里底层实现就是用一个“=”号，如果是捕获对象的话 对对象进行改变是可以的 因为对象变量的本质就是指针，捕获对象其实就相当于捕获了指向底层堆区里对象那块内存的指针，因此可以使用这个指针对那块内存进行更改，但是不能更改指针本身）

  • 对于static变量和全局变量，放在内存中的数据段，由程序统一管理，可全局访问，长期持有而且不会销毁，所以不需要内存管理。

因此，只有堆区的数据需要进行内存管理，有两种情况：

  • 对象类型的auto变量

  • 引用了__block修饰符的变量

无论在栈上还是堆上，当block捕获对象时，会在底层结构体中生成一个该对象类型的变量并赋值，因此会持有该对象，在结构体被销毁时释放这个对象。

因为对象的内存就是存储在堆上的，所以当block从栈上复制到堆上时，只会让block捕获的对象的引用计数加一，比如：

 NSObject * objc = [NSObject alloc];NSLog(@"objc -----retainCount : %lu", CFGetRetainCount(((__bridge CFTypeRef)objc)));
​void (^__weak blockA)(void) = ^{NSLog(@"A objc -----retainCount : %lu", CFGetRetainCount(((__bridge CFTypeRef)objc)));};blockA();
​void (^blockB)(void) = ^{NSLog(@"B objc -----retainCount : %lu", CFGetRetainCount(((__bridge CFTypeRef)objc)));};blockB();

在ARC环境下，引用计数其实会是1、2、4，为什么是4？因为blockB是强引用的，因此会将栈上的block拷贝到堆上，栈上使引用计数+1，堆上使引用计数再加一，最后就会加2

当block被从栈上copy到堆上时，会调用__main_block_copy_0函数，这个函数底层会调用_Block_object_assign，如果是__block修饰的变量，就一定是强引用，会为底层__block变量结构体的引用计数加一（这里的引用计数与对象不同，是模拟出来的引用计数）并且会把__block变量从栈上复制到堆上；如果不是，引用类型同外部传进来的一致

如果__block变量本来就在堆上，在调用copy方法时，同样会调用这个函数，执行同样的操作，表现出来的就是引用计数加一

当block被销毁时，会调用__main_block_dispose_0这个函数，这个函数底层会调用_Block_object_dispose这个函数，会释放block持有的对象变量或者__block变量（引用计数减一）

Block的捕获

Block可以捕获的外部变量一共有四种：自动变量、静态变量、静态全局变量、全局变量、对象

对于静态全局变量和全局变量，block是不会去捕获的，因为变量放在全局区，block直接使用就好了

对于自动变量，block捕获到一个自动变量，就在底层__main_block_impl_0的结构体中添加一个相同类型的属性，并且对这个属性进行值拷贝，只拷贝值而不拷贝地址，因此Block捕获的只是变量的瞬间值，并且不允许更改

对于静态变量，它与自动变量相同，也是作为成员变量追加到底层的结构体中，但是block捕获到的是变量的地址，也就是说变量传递给结构体的是变量的地址而不是变量的值，因此对于静态变量，在Block中是可以修改的

对于对象类型，Block会捕获他们的指针，并使他们的引用计数+1

__block对变量的内存管理

__block修饰对象类型时，如果在ARC类型下，会对对象强持有；如果在MRC环境下，不会对对象强持有。也就意味着在MRC环境下，要使用__block变量的话，必须要手动地去管理对象的引用计数。

调用Block的流程

调用流程：

1.首先需要定义block，指定其参数类型和返回值类型以及block内部要执行的代码

2.创建并赋值block：可以将block赋值给一个变量，或者作为参数传递给其他方法或函数

3.调用block：在需要执行block内部代码的地方调用block

4.在MRC下，需要手动管理block的copy和release，而在ARC下编译器会自动处理block的内存管理

不论ARC或MRC，在以下情况下，block会自动复制到堆上：当block作为函数返回值、赋值给__strong变量、传递给Cocoa框架的usingBlock:方法或GCD中带这个字符串的API

Block的实现

Block的实现在底层实质是通过一个结构体实现的：__mian_block_impl_0，这个结构体包含一个结构体__block_impl和一个结构体指针__main_block_desc_0，在__mian_block_impl_0这个结构体中，捕获到的自动变量会被追加到结构体的成员变量中以供使用，而关于Block要执行的代码，在结构体中通过一个函数指针指向要运行的函数，调用的时候再通过指针*FuncPtr访问，此外还有两个成员变量，与结构体指针指向的结构体中的变量，他们用来表示今后版本升级所需的区域和Block的大小

关于__block变量，给自动变量添加上修饰符__block时，其实会在栈上生成一个结构体__Block_byref_val_0，在这个结构体中有一个成员变量相当于原自动变量，还有一个成员变量是一个指向自己的指针__forwarding。Block要使用这个__block变量时，会持有一个指向这个变量底层结构体的指针，通过这个指针访问这个结构体中的指针__forwarding，再通过该指针访问相当于原自动变量的那个成员变量。当Block从栈上拷贝到堆上时，如果__block变量保存在栈上，会从栈上复制到堆上并被Block持有，如果变量本来就在堆上，就会被Block持有，引用计数加一

至于为什么要有__forwarding指针，就算__block变量的结构体被保存到了堆上，在使用时仍然有可能会访问到栈上的这个变量，因此必须保证二者的一致性，在栈上的__block变量被复制到堆上时，栈上的__block变量结构体会将成员变量___forwarding的值替换为复制目标堆上的__block变量结构体实例的地址

Block循环引用及解决办法

常见的造成循环引用的一种情况：

typedef void(^TBlock)(void);
​
@interface ViewController ()
@property (nonatomic, strong) TBlock block;
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@end
​
@implementation ViewController
​
- (void)viewDidLoad {[super viewDidLoad];
​// 循环引用self.name = @"Hello";self.block = ^(){NSLog(@"%@", self.name);};self.block();
}

self持有属性block，而block又捕获了self，因此block持有self，block和self互相持有，就会引起循环引用

使用weak

   // 循环引用self.name = @"Hello";
​__weak typeof(self) weakSelf = self;self.block = ^(){NSLog(@"%@", weakSelf.name);};
​self.block();

创建一个新变量弱引用self对象，block不会持有self，这时就不会循环引用。但是同样有一个问题，就是如果在block中使用GCD延时2秒就可能导致代码执行过程中对象被释放了，因为block弱引用ViewController，所以就算block没执行，vc也可以被销毁，如果ViewController被销毁了，那block就已经无法获取到属性name了

强弱共舞

    self.name = @"Hello";
​__weak typeof(self) weakSelf = self;self.block = ^(){__strong __typeof(weakSelf)strongWeak = weakSelf;
​dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{NSLog(@"%@", strongWeak.name);});};self.block();

这样就可以解决self中途被释放的问题，因为strongSelf是个局部变量，strongSelf强引用了weakSelf，因此对象的引用计数会加一，但是由于weakSelf是弱引用的self，因此并不会造成循环引用，当strongSelf局部变量生命周期结束后会被释放，对象的引用计数减一，这时如果VC再被释放，weakSelf就会自动置nil

手动中断持有关系

    self.name = @"Hello";
​__block ViewController * ctrl = self;self.block = ^(){dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{NSLog(@"%@", ctrl.name);ctrl = nil;});};self.block();

self->block->ctrl->self，在block执行完之后，手动地切断ctrl对self的引用，人为地避免循环引用

block传参

    // 循环引用self.name = @"Hello";self.block = ^(ViewController * ctrl){dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{NSLog(@"%@", ctrl.name);});};self.block(self);

这种方式将self作为参数给block，把对象的地址作为实参拷贝给虚参，本质上是指针拷贝，没有对self进行持有

其他情况

静态变量持有
    // staticSelf_定义：static ViewController *staticSelf_;
​- (void)blockWeak_static {__weak typeof(self) weakSelf = self;staticSelf_ = weakSelf;}

以上会出现循环引用，weakSelf虽然是弱引用，但是staticSelf_静态变量，并对weakSelf进行了持有，staticSelf_释放不掉，所以weakSelf也释放不掉！导致循环引用！

__strong持有问题
- (void)block_weak_strong {
​__weak typeof(self) weakSelf = self;
​self.doWork = ^{__strong typeof(self) strongSelf = weakSelf;NSLog(@"B objc -----retainCount : %lu", CFGetRetainCount(((__bridge CFTypeRef)strongSelf)));
​weakSelf.doStudent = ^{NSLog(@"%@", strongSelf);NSLog(@"B objc -----retainCount : %lu", CFGetRetainCount(((__bridge CFTypeRef)strongSelf)));};
​weakSelf.doStudent();};
​self.doWork();
}

这段代码中，虽然也是强弱共舞，strongSelf的生命周期就在方法内，但是在这个doStudent方法中捕获了strongSelf这个外部变量，因此会把block从栈上复制到堆上，也会给strongSelf的引用计数加一，导致strongSelf无法被释放，进而导致循环引用

Block的类型

常见的Block有三种类型：_NSConcreteStackBlock，_NSConcreteMallocBlock，_NSConcreteGlobalBlock

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在记述全局变量的地方使用Block语法时以及Block语法的表达式中不使用应截获的自动变量时，生成的Block为_NSConcreteGlobalBlock类对象。也就是说在全局变量的地方声明的Block和不捕获外部变量的block为全局的block（包括只使用了全局变量和静态变量的Block）

除此之外的Block语法生成的Block为_NSConcreteStackBlock类对象

如果需要异步操作中使用block或者长期存储，需要把block拷贝到堆上，类型变为_NSConcreteMallocBlock对象，MRC下需要手动copy（除了自动copy的三种情况），ARC会自动完成copy操作。（因此，block作为属性时，MRC下需要使用copy属性关键字，ARC下使用copy/strong都可以）对于捕获的外部变量，ARC下会自动管理引用计数，MRC下要手动retain/release管理，对于__block变量，block复制到堆上时会调用copy/release方法，方法中会自动对__block变量结构体的引用计数（实现与对象的不同，是模拟出来的引用计数）进行管理

对于栈上的block，copy会从栈上拷贝的堆上并持有，对于本来就在堆上的block，copy会增加引用计数

Block的使用规范

block语法可以省去返回值类型和参数列表，常常使用typedef来重命名Block类型

block在MRC下要使用copy属性关键字

block在调用前需要判空，因为block底层结构体是通过一个成员变量来保存函数的指针的，如果block为空，那么这个函数指针就也是无效的，这时访问这个无效的地址就会报错。当block为空时，调用block会访问0x10地址，因为底层isa（void*类型）占8字节，Flags（int类型）占4字节，Reserved（int类型）占4字节，0x10的地址就是FuncPtr的地址


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