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block使用小结、在arc中使用block、如何防止循环引用

2024-07-18 15:42:13   224人阅读

引言

使用block已经有一段时间了，感觉自己了解的还行，但是几天前看到CocoaChina上一个关于block的小测试主题 : 【小测试】你真的知道blocks在Objective-C中是怎么工作的吗？，发现竟然做错了几道, 才知道自己想当然的理解是错误的，所以抽时间学习了下，并且通过一些测试代码进行测试，产生这篇博客。

Block简介（copy一段）

Block作为C语言的扩展，并不是高新技术，和其他语言的闭包或lambda表达式是一回事。需要注意的是由于Objective-C在iOS中不支持GC机制，使用Block必须自己管理内存，而内存管理正是使用Block坑最多的地方，错误的内存管理 要么导致return cycle内存泄漏要么内存被提前释放导致crash。 Block的使用很像函数指针，不过与函数最大的不同是：Block可以访问函数以外、词法作用域以内的外部变量的值。换句话说，Block不仅 实现函数的功能，还能携带函数的执行环境。

 

可以这样理解，Block其实包含两个部分内容

  1. Block执行的代码，这是在编译的时候已经生成好的；
  2. 一个包含Block执行时需要的所有外部变量值的数据结构。 Block将使用到的、作用域附近到的变量的值建立一份快照拷贝到栈上。

Block与函数另一个不同是，Block类似ObjC的对象，可以使用自动释放池管理内存（但Block并不完全等同于ObjC对象，后面将详细说明）。

Block基本语法

基本语法在本文就不赘述了，同学们自学。

Block的类型与内存管理

根据Block在内存中的位置分为三种类型NSGlobalBlock，NSStackBlock, NSMallocBlock。

  • NSGlobalBlock：类似函数，位于text段；
  • NSStackBlock：位于栈内存，函数返回后Block将无效；
  • NSMallocBlock：位于堆内存。

1、NSGlobalBlock如下，我们可以通过是否引用外部变量识别，未引用外部变量即为NSGlobalBlock，可以当做函数使用。

{    //create a NSGlobalBlock    float (^sum)(float, float) = ^(float a, float b){         return a + b;    };     NSLog(@"block is %@", sum); //block is <__NSGlobalBlock__: 0x47d0>}

 2、NSStackBlock如下：

 1 { 2     NSArray *testArr = @[@"1", @"2"]; 3   4     void (^TestBlock)(void) = ^{ 5   6         NSLog(@"testArr :%@", testArr); 7     }; 8   9     NSLog(@"block is %@", ^{10  11         NSLog(@"test Arr :%@", testArr);12     });13     //block is <__NSStackBlock__: 0xbfffdac0>14     //打印可看出block是一个 NSStackBlock, 即在栈上, 当函数返回时block将无效15  16     NSLog(@"block is %@", TestBlock);17     //block is <__NSMallocBlock__: 0x75425a0>18     //上面这句在非arc中打印是 NSStackBlock, 但是在arc中就是NSMallocBlock19     //即在arc中默认会将block从栈复制到堆上，而在非arc中，则需要手动copy.20 }

3、NSMallocBlock只需要对NSStackBlock进行copy操作就可以获取，但是retain操作就不行,会在下面说明

Block的copy、retain、release操作 （还是copy一段）

不同于NSObjec的copy、retain、release操作：

  • Block_copy与copy等效，Block_release与release等效；
  • 对Block不管是retain、copy、release都不会改变引用计数retainCount，retainCount始终是1；
  • NSGlobalBlock：retain、copy、release操作都无效；
  • NSStackBlock：retain、release操作无效，必须注意的是，NSStackBlock在函数返回后，Block内存将被回收。即使retain也没用。容易犯的错误是[[mutableAarry addObject:stackBlock]，（补：在arc中不用担心此问题，因为arc中会默认将实例化的block拷贝到堆上）在函数出栈后，从mutableAarry中取到的stackBlock已经被回收，变成了野指针。正确的做法是先将stackBlock copy到堆上，然后加入数组：[mutableAarry addObject:[[stackBlock copy] autorelease]]。支持copy，copy之后生成新的NSMallocBlock类型对象。
  • NSMallocBlock支持retain、release，虽然retainCount始终是1，但内存管理器中仍然会增加、减少计数。copy之后不会生成新的对象，只是增加了一次引用，类似retain；
  • 尽量不要对Block使用retain操作。

Block对外部变量的存取管理

基本数据类型

1、局部变量

局部自动变量，在Block中只读。Block定义时copy变量的值，在Block中作为常量使用，所以即使变量的值在Block外改变，也不影响他在Block中的值。

 1 { 2     int base = 100; 3     long (^sum)(int, int) = ^ long (int a, int b) { 4   5         return base + a + b; 6     }; 7   8     base = 0; 9     printf("%ld\n",sum(1,2));10     // 这里输出是103，而不是3, 因为块内base为拷贝的常量 10011 }

2、STATIC修饰符的全局变量

因为全局变量或静态变量在内存中的地址是固定的，Block在读取该变量值的时候是直接从其所在内存读出，获取到的是最新值，而不是在定义时copy的常量.

 1 { 2     static int base = 100; 3     long (^sum)(int, int) = ^ long (int a, int b) { 4         base++; 5         return base + a + b; 6     }; 7   8     base = 0; 9     printf("%ld\n",sum(1,2));10     // 这里输出是4，而不是103, 因为base被设置为了011     printf("%d\n", base);12     // 这里输出1， 因为sum中将base++了13 }

3、__BLOCK修饰的变量

Block变量，被__block修饰的变量称作Block变量。 基本类型的Block变量等效于全局变量、或静态变量。

注：BLOCK被另一个BLOCK使用时，另一个BLOCK被COPY到堆上时，被使用的BLOCK也会被COPY。但作为参数的BLOCK是不会发生COPY的

OBJC对象

block对于objc对象的内存管理较为复杂，这里要分static global local block变量分析、还要分非arc和arc分析

非ARC中的变量

先看一段代码(非arc)

 1 @interface MyClass : NSObject { 2     NSObject* _instanceObj; 3 } 4 @end 5   6 @implementation MyClass 7   8 NSObject* __globalObj = nil; 9  10 - (id) init {11     if (self = [super init]) {12         _instanceObj = [[NSObject alloc] init];13     }14     return self;15 }16  17 - (void) test {18     static NSObject* __staticObj = nil;19     __globalObj = [[NSObject alloc] init];20     __staticObj = [[NSObject alloc] init];21  22     NSObject* localObj = [[NSObject alloc] init];23     __block NSObject* blockObj = [[NSObject alloc] init];24  25     typedef void (^MyBlock)(void) ;26     MyBlock aBlock = ^{27         NSLog(@"%@", __globalObj);28         NSLog(@"%@", __staticObj);29         NSLog(@"%@", _instanceObj);30         NSLog(@"%@", localObj);31         NSLog(@"%@", blockObj);32     };33     aBlock = [[aBlock copy] autorelease];34     aBlock();35  36     NSLog(@"%d", [__globalObj retainCount]);37     NSLog(@"%d", [__staticObj retainCount]);38     NSLog(@"%d", [_instanceObj retainCount]);39     NSLog(@"%d", [localObj retainCount]);40     NSLog(@"%d", [blockObj retainCount]);41 }42 @end43  44 int main(int argc, char *argv[]) {45     @autoreleasepool {46         MyClass* obj = [[[MyClass alloc] init] autorelease];47         [obj test];48         return 0;49     }50 }

执行结果为1 1 1 2 1。

__globalObj和__staticObj在内存中的位置是确定的，所以Block copy时不会retain对象。

_instanceObj在Block copy时也没有直接retain _instanceObj对象本身，但会retain self。所以在Block中可以直接读写_instanceObj变量。

localObj在Block copy时，系统自动retain对象，增加其引用计数。

blockObj在Block copy时也不会retain。

ARC中的变量测试

由于arc中没有retain，retainCount的概念。只有强引用和弱引用的概念。当一个变量没有__strong的指针指向它时，就会被系统释放。因此我们可以通过下面的代码来测试。

代码片段1(globalObject全局变量)

 1 NSString *__globalString = nil; 2   3 - (void)testGlobalObj 4 { 5     __globalString = @"1"; 6     void (^TestBlock)(void) = ^{ 7   8         NSLog(@"string is :%@", __globalString); //string is :(null) 9     };10  11     __globalString = nil;12  13     TestBlock();14 }15  16 - (void)testStaticObj17 {18     static NSString *__staticString = nil;19     __staticString = @"1";20  21     printf("static address: %p\n", &__staticString);    //static address: 0x6a8c22  23     void (^TestBlock)(void) = ^{24  25         printf("static address: %p\n", &__staticString); //static address: 0x6a8c26  27         NSLog(@"string is : %@", __staticString); //string is :(null)28     };29  30     __staticString = nil;31  32     TestBlock();33 }34  35 - (void)testLocalObj36 {37     NSString *__localString = nil;38     __localString = @"1";39  40     printf("local address: %p\n", &__localString); //local address: 0xbfffd9c041  42     void (^TestBlock)(void) = ^{43  44         printf("local address: %p\n", &__localString); //local address: 0x71723e445  46         NSLog(@"string is : %@", __localString); //string is : 147     };48  49     __localString = nil;50  51     TestBlock();52 }53  54 - (void)testBlockObj55 {56     __block NSString *_blockString = @"1";57  58     void (^TestBlock)(void) = ^{59  60         NSLog(@"string is : %@", _blockString); // string is :(null)61     };62  63     _blockString = nil;64  65     TestBlock();66 }67  68 - (void)testWeakObj69 {70     NSString *__localString = @"1";71  72     __weak NSString *weakString = __localString;73  74     printf("weak address: %p\n", &weakString);  //weak address: 0xbfffd9c475     printf("weak str address: %p\n", weakString); //weak str address: 0x684c76  77     void (^TestBlock)(void) = ^{78  79         printf("weak address: %p\n", &weakString); //weak address: 0x714432480         printf("weak str address: %p\n", weakString); //weak str address: 0x684c81  82         NSLog(@"string is : %@", weakString); //string is :183     };84  85     __localString = nil;86  87     TestBlock();88 }

由以上几个测试我们可以得出：
1、只有在使用local变量时，block会复制指针，且强引用指针指向的对象一次。其它如全局变量、static变量、block变量等，block不会拷贝指针,只会强引用指针指向的对象一次。
2、即时标记了为__weak或__unsafe_unretained的local变量。block仍会强引用指针对象一次。（这个不太明白，因为这种写法可在后面避免循环引用的问题）

循环引用retain cycle

循环引用指两个对象相互强引用了对方，即retain了对方，从而导致谁也释放不了谁的内存泄露问题。如声明一个delegate时一般用assign而不能用retain或strong，因为你一旦那么做了，很大可能引起循环引用。在以往的项目中，我几次用动态内存检查发现了循环引用导致的内存泄露。

这里讲的是block的循环引用问题，因为block在拷贝到堆上的时候，会retain其引用的外部变量，那么如果block中如果引用了他的宿主对象，那很有可能引起循环引用，如：

1 self.myblock = ^{2  3             [self doSomething];4         };

为测试循环引用，写了些测试代码用于避免循环引用的方法，如下，（只有arc的，懒得做非arc测试了）

 1 - (void)dealloc 2 { 3   4     NSLog(@"no cycle retain"); 5 } 6   7 - (id)init 8 { 9     self = [super init];10     if (self) {11  12 #if TestCycleRetainCase113  14         //会循环引用15         self.myblock = ^{16  17             [self doSomething];18         };19 #elif TestCycleRetainCase220  21         //会循环引用22         __block TestCycleRetain *weakSelf = self;23         self.myblock = ^{24  25             [weakSelf doSomething];26         };27  28 #elif TestCycleRetainCase329  30         //不会循环引用31         __weak TestCycleRetain *weakSelf = self;32         self.myblock = ^{33  34             [weakSelf doSomething];35         };36  37 #elif TestCycleRetainCase438  39         //不会循环引用40         __unsafe_unretained TestCycleRetain *weakSelf = self;41         self.myblock = ^{42  43             [weakSelf doSomething];44         };45  46 #endif47  48         NSLog(@"myblock is %@", self.myblock);49  50     }51     return self;52 }53  54 - (void)doSomething55 {56     NSLog(@"do Something");57 }58  59 int main(int argc, char *argv[]) {60     @autoreleasepool {61         TestCycleRetain* obj = [[TestCycleRetain alloc] init];62         obj = nil;63         return 0;64     }65 }

经过上面的测试发现，在加了__weak和__unsafe_unretained的变量引入后，TestCycleRetain方法可以正常执行dealloc方法，而不转换和用__block转换的变量都会引起循环引用。
因此防止循环引用的方法如下：
__unsafe_unretained TestCycleRetain *weakSelf = self;

end


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