Block总结
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- [1. Block的使用规范](#1. Block的使用规范)
- [2. __block修饰符](#2. __block修饰符)
- [3. Block的类型](#3. Block的类型)
- [4. Block的实现及本质](#4. Block的实现及本质)
- [5. Block的捕获与内存管理](#5. Block的捕获与内存管理)
- [6. 循环引用](#6. 循环引用)
1. Block的使用规范
Block完整格式:声明变量+定义
objective-c
//block声明
void (^blockName) (int a, int b);
//block实现
int ^(int a, int b){
};
objective-c
int (^blockName)(int numA, int numB) = ^int (int a, int b){
return a+b;
};
Block变量类似于函数指针。
用途:自动变量(局部变量)
- 函数参数
- 静态变量
- 静态全局变量
- 全局变量
截获自动变量:带有自动变量的值在Block中表现为"截获自动变量"。
值得注意是 :在现在的Blocks中,截获自动变量的方法并没有实现对C语言数组的截获。
Block判空:
在iOS中对一个 Block 进行判空实际上是在检查这个 Block变量是否有指向创建出来Block对象。
正如下面的例子:
objective-c
void (^myBlock)(void);
if (myBlock) {
NSLog(@"2");
} else {
NSLog(@"1");
}
NSLog(@"%p", myBlock);
运行结果:说明该Block为空
这个是Block实际函数指针的结构体:
objective-c
struct __block_impl {
void *isa;//用于保存Block结构体的实例指针
int Flags;//标志位
int Reserved;//今后版本升级所需的区域大小
void *FuncPtr;//函数指针,FuncPtr指针指向Block的主体部分,也就是Block对应OC代码中的^{...}的部分
};
而对于判空的底层代码逻辑则要跟更详细一点:
objective-c
// 判空并执行 Block
if (myBlock != NULL && myBlock->FuncPtr != NULL) {
myBlock->FuncPtr();
} else {
printf("Block is NULL!\n");
}
因此判断Block是否为空有两个步骤:检查 Block 变量是否为 nil
,检查 Block 中的函数指针是否为 NULL
。
2. __block修饰符
block可以截获变量,但是在block内部不能修改变量的值。
因此使用__block修饰符修饰变量,对需要在block内部赋值的变量,使用修饰符,确保可以对变量进行修饰。
objective-c
id tyarray = @[@"blk", @"123", @"234"];
id __block arr = [[NSMutableArray alloc] init];
void (^blk) (void) = ^{
arr = tyarray;
NSLog(@"%@", arr);
};
__block修饰符的底层原理
我们都知道block捕获了带有__block修饰符的变量时可以修改变量的值,但是具体是怎么做到的?
以下面的变量为例:
objective-c
__block int b = 10;
void (^block2)(void) = ^{
NSLog(@"%d",b);
};
b = 100;
block2();
原理:首先被__block
修饰的变量b,声明变为b的__Block_byref_b_0
结构体,加上__block
修饰符的话捕获到的block内的变量为__Block_byref_b_0
类型的结构体。
接下来看一下**__Block_byref_val_0
**结构体的底层:
objective-c
struct __Block_byref_val_0 {
void *__isa;
__Block_byref_val_0 *__forwarding;
int __flags;
int __size;
int val;
};
__isa
指针:Block_byref_age_0中也有isa指针也就是说__Block_byref_b_0
本质也一个对象。__forwarding
:__forwarding
是__Block_byref_b_0**
结构体类型的,并且__forwarding
存储的值为(__Block_byref_age_0
)&b,即结构体自己的内存地址。__flags
:0__size
:sizeof(__Block_byref_b_0
)即__Block_byref_b_0
所占用的内存空间。- b :真正存储变量的地方,这里存储局部变量10。
接着将 __Block_byref_b_0
结构体b存入__main_block_impl_0
结构体中,并赋值给__Block_byref_b_0 *age
之后调用block,首先取出__main_block_impl_0
中的b,通过b结构体拿到__forwarding
指针,__forwarding
中保存的就是__Block_byref_b_0
结构体本身,这里也就是b(__Block_byref_b_0
),在通过__forwarding
拿到结构体中的b(10)变量并修改其值。
总结:block为什么能够修改变量的值?因为block把变量包装成了一个带有指针的对象,然后把b封装在结构体里面,block内部存储的变量为结构体指针,也可以通过指针找到内存地址修改变量的值。
3. Block的类型
Block的存储域
三种类型对应不同的区域:
NSGlobalBlock
一个Block没有访问外部的局部变量,或者访问的是全局变量,或者是静态局部变量。此时的Block是全局Block,数据存储在全局区。
objective-c
//block1没有引用到局部变量
int a = 10;
void (^block1)(void) = ^{
NSLog(@"hello world");
};
NSLog(@"block1:%@", block1);
// block2中引入的是静态变量
static int a1 = 20;
void (^block2)(void) = ^{
NSLog(@"hello - %d",a1);
};
NSLog(@"block2:%@", block2);
运行结果如下:
NSStackBlock
在捕获了局部变量之后,Block就会变成NSStackBlock,数据存储在栈中。
objective-c
int a1 = 20;
void (^block2)(void) = ^{
NSLog(@"hello - %d",a1);
};
NSLog(@"\nblock2:%@", block2);
运行结果如下:但是刚开始打印的时候,并不是NSStackBlock,原因是:**在ARC环境下系统会自动将block进行拷贝操作。**只要换成MRC就行了。
NSMallocBlock
什么时候栈上的 Block 会复制到堆呢?
- 调用Block的copy实例方法时
- Block作为函数返回值返回时
- 将Block 赋值给附有__strong修饰符id类型的类或Block类型成员变量时
- 在方法名中含有usingBlock的Cocoa框架方法或 Grand Central Dispatch的 API 中传递 Block 时。
objective-c
int a = 10;
void (^block1)(void) = ^{
NSLog(@"%d",a);
};
NSLog(@"block1:%@", [block1 copy]);
__block int b = 10;
void (^block2)(void) = ^{
NSLog(@"%d",b);
};
NSLog(@"block2:%@", [block2 copy]);
运行结果如下:
简单来说,没有捕获自动变量的就是数据区,捕获了自动变量但是没有进行copy操作就是栈区,copy之后就变成了堆区。
4. Block的实现及本质
初始化部分
初始化部分就是Block结构体
objective-c
//Block结构体
struct __main_block_impl_0 {
struct __block_impl impl;//impl:Block的实际函数指针,就是指向包含Block主体部分的__main_block_func_0结构体
struct __main_block_desc_0* Desc;//Desc指针,指向包含Block附加信息的__main_block_desc_0()结构体
__main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags=0) {//__main_block_impl_0:Block构造函数(可以看到都是对上方两个成员变量的赋值操作)
impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
impl.Flags = flags;
impl.FuncPtr = fp;
Desc = desc;
}
};
__main_block_impl_0结构体也就是Block结构体包含了三个部分:
- 成员变量impl;
- 成员变量Desc指针;
- __main_block_impl_0构造函数;
struct __block_impl结构:包含Block实际函数指针的结构体
objective-c
struct __block_impl {
void *isa;//用于保存Block结构体的实例指针
int Flags;//标志位
int Reserved;//今后版本升级所需的区域大小
void *FuncPtr;//函数指针
};
- _block_impl包含了Block实际函数指针FuncPtr,FuncPtr指针指向Block的主体部分,也就是Block对应OC代码中的^{...}的部分。
- 还包含了标志位Flags,在实现block的内部操作时可能会用到。
- 今后版本升级所需的区域大小Reserved。
- __block_impl结构体的实例指针isa。
struct __main_block_desc_0结构:
objective-c
static struct __main_block_desc_0 {
size_t reserved;//今后版本升级所需区域大小
size_t Block_size;//Block大小
} __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0)};
Block构造函数__main_block_impl_0 :
作为构造函数注意和Block结构体是一个名字。
负责初始化__main_block_impl_0结构体(也就是Block结构体struct __block_impl
)的成员变量
objective-c
//可以看到里面都是一些赋值操作
__main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags=0) {
impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
impl.Flags = flags;
impl.FuncPtr = fp;
Desc = desc;
}
调用部分
函数原型 ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)myBlock)->FuncPtr)((__block_impl *)myBlock);
逐步解析这段代码:
((__block_impl *)myBlock)->FuncPtr
:这部分将 myBlock 转换为 __block_impl 指针类型,并访问 FuncPtr 成员。它获取了块实现内部存储的函数指针。((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)myBlock)->FuncPtr)
:在这里,函数指针被转换为一个函数类型,该函数接受一个类型为 __block_impl* 的参数,并返回 void。它将函数指针转换为可以调用的实际函数类型。((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)myBlock)->FuncPtr)((__block_impl *)myBlock)
:最后,使用 myBlock 作为参数,调用了所得到的函数指针。它使用块实现对象调用该函数。
本质
- 用一句话来说,Block是个对象(其内部第一个成员为isa指针)
- 在初始化函数里面:
objective-c
__main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags=0) {//__main_block_impl_0:Block构造函数(可以看到都是对上方两个成员变量的赋值操作)
impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
impl.Flags = flags;
impl.FuncPtr = fp;
Desc = desc;
impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
_NSConcreteStackBlock相当于该block实例的父类 .将Block作为OC对象调用时,关于该类的信息放置于_NSConcretestackBlock中,这也证明了 block出生就是在栈上。
5. Block的捕获与内存管理
捕获变量
- 全局变量:不捕获
- 局部变量:捕获值
- 静态全局变量:不捕获
- 静态局部变量:捕获指针
- const修饰的局部变量:捕获值
- const修饰的静态局部常量:捕获指针
捕获对象
BLOCK 可以捕获对象,其中需要知道两个方法。
在捕获对象的时候代码出现了_main_block_copy_0
和 _main_block_depose_0
。
- main_block_copy_0作用就是调用_Block_object_assign,相当于retain,将对象赋值在对象类型的结构体变量main_block_impl_0中。在栈上的Block复制到堆时会进行调用。
- main_block_dispose_0调用_Block_object_dispose,相当于release,释放赋值在对象类型的结构体变量中的对象。 在堆上的Block被废弃时会被调用。
内存管理
捕获外部变量引用计数的变化
objective-c
NSObject *objc = [NSObject new];
NSLog(@"%ld",CFGetRetainCount((__bridge CFTypeRef)(objc))); // 1
void(^strongBlock)(void) = ^{
NSLog(@"---%ld",CFGetRetainCount((__bridge CFTypeRef)(objc)));
};
strongBlock();
void(^__weak weakBlock)(void) = ^{
NSLog(@"---%ld",CFGetRetainCount((__bridge CFTypeRef)(objc)));
};
weakBlock();
void(^mallocBlock)(void) = [weakBlock copy];
mallocBlock();
运行结果:
- 第一个为1,就是简单创建引用计数+1
- 第二个为3,strongBlock是在堆区的block,这里捕获objc时会对外部变量+1,这里将栈区的objc拷贝进堆区时,又进行了+1,所以为3。
- 第三个为4,weakBlock是栈区的block,捕获objc没有进行拷贝就直接+1,所以为4。
- 第四个为5,[weakBlock copy]进行了拷贝,因此引用计数再+1,所以为5。
6. 循环引用
什么是循环引用
对象持有导致对象不能及时的正常释放,容易造成内存泄漏。
objective-c
#import "ViewController.h"
typedef void (^TBlock)(void);
@interface ViewController ()
@property (nonatomic, strong) NSString *name;
@property (nonatomic, strong) TBlock block;
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
self.name = @"View";
self.block = ^() {
NSLog(@"%@", self.name);
};
self.block();
}
@end
self持有了block,block持有了self,导致循环引用。 编译器也会提示:Capturing 'self' strongly in this block is likely to lead to a retain cycle
如果单方面取消一方的持有即可取消循环。
objective-c
// 不会引起循环引用
void(^blk1)(void);
blk1 = ^() {
NSLog(@"%@", self.name);
};
blk1();
这个案例就没有出现循环引用是因为当前self
,也就是ViewController
并没有对block
进行强持有,block
的生命周期只在viewDidLoad
方法内,viewDidLoad
方法执行完,block就会释放。
循环引用解决方法
之前提到过weak,可以解决循环引用问题。
weak的使用
objective-c
__weak typeof(self) weakSelf = self;
typeof(self)
:typeof
是一个运算符,用于获取表达式的类型。在这种情况下,表达式是 self,它代表当前对象的引用。
objective-c
__weak typeof(self) weakSelf = self;
self.block = ^(){
NSLog(@"%@", weakSelf.name);
} ;
self.block();
此时self持有block
,block
弱引用self
,弱引用会自动变为nil
,强持有中断,所以不会引起循环引用。
之前学习GCD的时候将其他线程麻烦的操作执行完之后回到主线程,如果在执行其他线程的时ViewController被销毁,就会导致内部的函数来不及打印,导致想打印的数值为空。
objective-c
。。。。。。。
__weak typeof(self) weakSelf = self;
self.block = ^(){
// 延迟2秒钟
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)( 2 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
NSLog(@"%@", weakSelf.name);
});
};
self.block();
[self fakeDealloc];
}
- (void)fakeDealloc {
NSLog(@"调用了dealloc 模拟ViewController模拟销毁");
// 模拟viewController被销毁
self.name = nil;
}
运行结果:
1. 强弱共舞
为了解决上面的问题,由此引出了强弱共舞
objective-c
#import "ViewController.h"
@interface ViewController ()
@property (nonatomic, strong) NSString *name;
@property (nonatomic, strong) void (^block)(void);
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
// Do any additional setup after loading the view.
self.name = @"View";
__weak typeof (self) weakself = self;
self.block = ^{
__strong __typeof(weakself) strongself = weakself;
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
NSLog(@"Block executed after 2 seconds. Name: %@", strongself.name);
});
};
self.block();
[self dealloc1];
}
- (void)dealloc1 {
NSLog(@"Object is deallocating.");
}
@end
则一切就会正常打印。
因为__weak会自动置为nil,所以这里使用__strong(strong-weak-dance)暂时延长 self的生命周期,使得可以正常打印。
为什么强弱共舞能够避免循环引用,不是也调用了self? 因为这里strongself是一个临时的变量,出了作用域也跟着释放了,所以不会出现循环引用🐮
简单分析:
- 在完成block中的操作之后,才调用了dealloc方法。添加strongWeak之后,持有关系为:self->block->strongWeak->weakSelf-> self。
- weakSelf被强引用了就不会自动释放,因为strongWeak只是一个临时变量,它的声明周期只在block内部,block执行完毕后,strongWeak就会释放,而弱引用weakSelf也会自动释放。
2. 手动中断循环
objective-c
//手动中断
self.name = @"ViewController";
__block ViewController *vc = self;
__weak typeof (self) weakself = self;
self.block = ^{
__strong __typeof(weakself) strongself = weakself;
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
NSLog(@"%@", strongself.name);
vc = nil;
});
};
self.block();
[self dealloc1];
这里借助临时变量vc之后,持有关系变为:self->block->vc->self
,vc
在block使用完成之后就被置为nil
,block
不构成对self
的持有关系了,因此这里就不构成循环引用问题。
3. 参数形式解决循环引用(block传参)
objective-c
//Block传值
self.name = @"ViewController";
self.block1 = ^(ViewController *vc) {
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
NSLog(@"%@", vc.name);
});
};
self.block1(self);
[self dealloc1];
将self
作为参数参入block
中,进行指针拷贝,并没有对self
进行持有。
因为使用捕获self
实际上会将self
转换为弱引用,从而避免了循环引用。
循环引用的案例
- 静态变量持有
objective-c
// staticSelf_定义:
static ViewController *staticSelf_;
- (void)blockWeak_static {
__weak typeof(self) weakSelf = self;
staticSelf_ = weakSelf;
}
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
objective-c
- (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();
}
- 在doWork内部,__strong typeof(self) strongSelf = weakSelf;
- 用强引用持有了weakSelf,和前的情况类似,strongSelf的生命周期也就在doWork方法内;
- 这里需要注意的是,doStudent这个内部block调用了外部变量,所以他会从栈block copy到堆中,从而导致strongSelf的引用计数增加,无法释放掉,进而导致循环引用!