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block使用小结、在arc中使用block、如何防止循环引用

2014年11月18日 ⁄ 综合 ⁄ 共 8532字 ⁄ 字号 小 中 大 ⁄ 评论关闭

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。

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{
    //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：

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{
    NSArray

*testArr = @[@"1",
@"2"];
 
    void

(^TestBlock)(void)
= ^{
 
        NSLog(@"testArr
:%@",
testArr);
    };
 
    NSLog(@"block
is %@",
^{
 
        NSLog(@"test
Arr :%@",
testArr);
    });
    //block
is <__NSStackBlock__: 0xbfffdac0>
    //打印可看出block是一个
NSStackBlock, 即在栈上, 当函数返回时block将无效
 
    NSLog(@"block
is %@",
TestBlock);
    //block
is <__NSMallocBlock__: 0x75425a0>
    //上面这句在非arc中打印是
NSStackBlock, 但是在arc中就是NSMallocBlock
    //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.
}

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。

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{
    int

base = 100;
    long

(^sum)(int,
int)
= ^ long

(int

a, int

b) {
 
        return

base + a + b;
    };
 
    base
= 0;
    printf("%ld\n",sum(1,2));
    //
这里输出是103，而不是3, 因为块内base为拷贝的常量 100
}

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.

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{
    static

int
base = 100;
    long

(^sum)(int,
int)
= ^ long

(int

a, int

b) {
        base++;
        return

base + a + b;
    };
 
    base
= 0;
    printf("%ld\n",sum(1,2));
    //
这里输出是4，而不是103, 因为base被设置为了0
    printf("%d\n",
base);
    //
这里输出1， 因为sum中将base++了
}

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)

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@interface

MyClass : NSObject

{
    NSObject*
_instanceObj;
}
@end
 
@implementation

MyClass
 
NSObject*
__globalObj = nil;
 
-
(id)
init

{
    if

(self

= [super

init])
{
        _instanceObj
= [[NSObject

alloc]
init];
    }
    return

self;
}
 
-
(void)
test {
    static

NSObject*
__staticObj = nil;
    __globalObj
= [[NSObject

alloc]
init];
    __staticObj
= [[NSObject

alloc]
init];
 
    NSObject*
localObj = [[NSObject

alloc]
init];
    __block

NSObject*
blockObj = [[NSObject

alloc]
init];
 
    typedef

void
(^MyBlock)(void)
;
    MyBlock
aBlock = ^{
        NSLog(@"%@",
__globalObj);
        NSLog(@"%@",
__staticObj);
        NSLog(@"%@",
_instanceObj);
        NSLog(@"%@",
localObj);
        NSLog(@"%@",
blockObj);
    };
    aBlock
= [[aBlock copy]
autorelease];
    aBlock();
 
    NSLog(@"%d",
[__globalObj retainCount]);
    NSLog(@"%d",
[__staticObj retainCount]);
    NSLog(@"%d",
[_instanceObj retainCount]);
    NSLog(@"%d",
[localObj retainCount]);
    NSLog(@"%d",
[blockObj retainCount]);
}
@end
 
int

main(int

argc, char

*argv[]) {
    @autoreleasepool

{
        MyClass*
obj = [[[MyClass alloc]
init]
autorelease];
        [obj
test];
        return

0;
    }
}

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)

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NSString

*__globalString = nil;
 
-
(void)testGlobalObj
{
    __globalString
= @"1";
    void

(^TestBlock)(void)
= ^{
 
        NSLog(@"string
is :%@",
__globalString); //string
is <img src="http://www.cnbluebox.com/blog/wp-includes/images/smilies/icon_sad.gif"
alt=":(" class="wp-smiley"> null)
    };
 
    __globalString
= nil;
 
    TestBlock();
}
 
-
(void)testStaticObj
{
    static

NSString
*__staticString = nil;
    __staticString
= @"1";
 
    printf("static
address: %p\n",
&__staticString);    //static
address: 0x6a8c
 
    void

(^TestBlock)(void)
= ^{
 
        printf("static
address: %p\n",
&__staticString); //static
address: 0x6a8c
 
        NSLog(@"string
is : %@",
__staticString); //string
is <img src="http://www.cnbluebox.com/blog/wp-includes/images/smilies/icon_sad.gif"
alt=":(" class="wp-smiley"> null)
    };
 
    __staticString
= nil;
 
    TestBlock();
}
 
-
(void)testLocalObj
{
    NSString

*__localString = nil;
    __localString
= @"1";
 
    printf("local
address: %p\n",
&__localString); //local
address: 0xbfffd9c0
 
    void

(^TestBlock)(void)
= ^{
 
        printf("local
address: %p\n",
&__localString); //local
address: 0x71723e4
 
        NSLog(@"string
is : %@",
__localString); //string
is : 1
    };
 
    __localString
= nil;
 
    TestBlock();
}
 
-
(void)testBlockObj
{
    __block

NSString
*_blockString = @"1";
 
    void

(^TestBlock)(void)
= ^{
 
        NSLog(@"string
is : %@",
_blockString); //
string is <img src="http://www.cnbluebox.com/blog/wp-includes/images/smilies/icon_sad.gif"
alt=":(" class="wp-smiley"> null)
    };
 
    _blockString
= nil;
 
    TestBlock();
}
 
-
(void)testWeakObj
{
    NSString

*__localString = @"1";
 
    __weak

NSString
*weakString = __localString;
 
    printf("weak
address: %p\n",
&weakString);  //weak
address: 0xbfffd9c4
    printf("weak
str address: %p\n",
weakString); //weak
str address: 0x684c
 
    void

(^TestBlock)(void)
= ^{
 
        printf("weak
address: %p\n",
&weakString); //weak
address: 0x7144324
        printf("weak
str address: %p\n",
weakString); //weak
str address: 0x684c
 
        NSLog(@"string
is : %@",
weakString); //string
is :1
    };
 
    __localString
= nil;
 
    TestBlock();
}

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：

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self.myblock
= ^{
 
            [self

doSomething];
        };

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）

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-
(void)dealloc
{
 
    NSLog(@"no
cycle retain");
}
 
-
(id)init
{
    self

= [super

init];
    if

(self)
{
 
#if
TestCycleRetainCase1
 
        //会循环引用
        self.myblock
= ^{
 
            [self

doSomething];
        };
#elif
TestCycleRetainCase2
 
        //会循环引用
        __block

TestCycleRetain *weakSelf = self;
        self.myblock
= ^{
 
            [weakSelf
doSomething];
        };
 
#elif
TestCycleRetainCase3
 
        //不会循环引用
        __weak

TestCycleRetain *weakSelf = self;
        self.myblock
= ^{
 
            [weakSelf
doSomething];
        };
 
#elif
TestCycleRetainCase4
 
        //不会循环引用
        __unsafe_unretained

TestCycleRetain *weakSelf = self;
        self.myblock
= ^{
 
            [weakSelf
doSomething];
        };
 
#endif
 
        NSLog(@"myblock
is %@",
self.myblock);
 
    }
    return

self;
}
 
-
(void)doSomething
{
    NSLog(@"do
Something");
}
 
int

main(int

argc, char

*argv[]) {
    @autoreleasepool

{
        TestCycleRetain*
obj = [[TestCycleRetain alloc]
init];
        obj
= nil;
        return

0;
    }
}

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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