5. OC语法-block

一、block的本质

• block本质上也是一个OC对象, 它内部也有个isa指针
• block是封装了函数调用以及函数调用环境的OC对象
• block的底层结构如下图所示
  

二、block的变量捕获(capture)

• 为了保证block内部能够正常访问外部的变量, block有个变量捕获机制
  
• 总结

1. auto局部变量: 值捕获, 自动变量, 离开作用域就销毁

   int age = 10; // == auto int age = 10;
   

2. static静态变量: 地址捕获
3. 全局变量: 不捕获, 直接访问
4. 参数: 属于auto局部变量, 值捕获

2.1 auto变量的捕获

三、block的类型

• block有3种类型, 可以通过调用class方法或者isa指针查看具体类型, 最终都是继承自NSBlock类型

  • 全局block: __NSGlobalBlock__ ( _NSConcreteGlobalBlock )
  • 栈block: __NSStackBlock__ ( _NSConcreteStackBlock )
  • 堆block: __NSMallocBlock__ ( _NSConcreteMallocBlock )

• 堆内存的特点

  • 动态分配内存, 需要程序员自己申请, 也需要程序员自己管理内存

• block在内存中的分布
  
  

• 具体代码展示

// 1. 全局block: 没有访问auto变量
^{
     NSLog(@"Hello");
 };

// 2. 栈block: 访问了auto变量
int age = 10;
^{
    NSLog(@"Hello - %d", age);
 }

// 3. 堆block: 栈block调用一次copy操作
[^{
    NSLog(@"%d", age);
} copy];

• 每一种类型的block调用copy后的结果如下所示
  

四、block的copy

• 在ARC环境下, 编译器会根据情况自动将栈上的block复制到堆上, 比如以下情况
  • block作为函数返回值时
  • 将block赋值给__strong指针时
  • block作为Cocoa API中方法名含有usingBlock的方法参数时
  • block作为GCD API的方法参数时

typedef void (^MJBlock)(void);

MJBlock myblock() {
    int age1 = 10;
    return ^{
        NSLog(@"age1 = %d", age1);
    };
}
// 1. block作为函数返回值时
MJBlock block1 = myblock();
myblock();

// 2. 将block赋值给__strong指针时
int age2 = 10;
MJBlock block2 = ^{
    NSLog(@"age2 = %d", age2);
};
block2();

// 3. block作为Cocoa API中方法名含有usingBlock的方法参数时
NSArray *arr;
[arr enumerateObjectsUsingBlock:^(id  _Nonnull obj, NSUInteger idx, BOOL * _Nonnull stop) {

}];

// 4. block作为GCD API的方法参数时
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{

});

• MRC下block属性的建议写法

@property (copy, nonatomic) void (^block)(void);

• ARC下block属性的建议写法

@property (strong, nonatomic) void (^block)(void); 
@property (copy, nonatomic) void (^block)(void);

五、对象类型的auto变量

当block内部访问了对象类型的auto变量时

• 如果block是在栈上, 将不会对auto变量产生强引用
• 如果block被拷贝到堆上
  • 会调用block内部的copy函数
  • copy函数内部会调用_Block_object_assign函数
  • _Block_object_assign函数会根据auto变量的修饰符(__strong、__weak、__unsafe_unretained)做出相应的
    操作, 形成强引用(retain)或者弱引用
• 如果block从堆上移除
  • 会调用block内部的dispose函数
  • dispose函数内部会调用_Block_object_dispose函数
  • _Block_object_dispose函数会自动释放引用的auto变量(release)

六、__weak问题解决

• 在使用clang转换OC为C++代码时, 可能会遇到以下问题

cannot create __weak reference in file using manual reference

• 解决方案:支持ARC、指定运行时系统版本, 比如

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc -fobjc-arc -fobjc-runtime=ios-8.0.0 main.m

七、__block修饰符

7.1 __block修饰符

• __block可以用于解决block内部无法修改auto变量值的问题
• __block不能修饰全局变量、静态变量(static)
• 编译器会将__block变量包装成一个对象

struct __Block_byref_age_0 {
    void *__isa;
    __Block_byref_age_0 *__forwarding;
    int __flags;
    int __size;
    int age;
};

struct __main_block_impl_0 {
    struct __block_impl impl;
    struct __main_block_desc_0* Desc;
    __Block_byref_age_0 *age; // by ref
};

static struct __main_block_desc_0 {
  size_t reserved;
  size_t Block_size;
  void (*copy)(struct __main_block_impl_0*, struct __main_block_impl_0*);
  void (*dispose)(struct __main_block_impl_0*);
};

7.2 __block的内存管理

当block在栈上时

• 并不会对__block变量产生强引用

当block被copy到堆时

• 会调用block内部的copy函数
• copy函数内部会调用_Block_object_assign函数
• _Block_object_assign函数会对__block变量形成强引用(retain)

当block从堆中移除时

• 会调用block内部的dispose函数
• dispose函数内部会调用_Block_object_dispose函数
• _Block_object_dispose函数会自动释放引用的__block变量(release)
  

7.3 __block的__forwarding指针

7.4 总结: 对象类型的auto变量、__block变量

当block在栈上时, 对它们都不会产生强引用

当block拷贝到堆上时, 都会通过copy函数来处理它们

• __block变量(假设变量名叫做a)

  • _Block_object_assign((void*)&dst->a, (void*)src->a, 8/BLOCK_FIELD_IS_BYREF/);

• 对象类型的auto变量(假设变量名叫做p)

  • _Block_object_assign((void*)&dst->p, (void*)src->p, 3/BLOCK_FIELD_IS_OBJECT/);

当block从堆上移除时, 都会通过dispose函数来释放它们

• __block变量(假设变量名叫做a)
  • _Block_object_dispose((void*)src->a, 8/BLOCK_FIELD_IS_BYREF/);
• 对象类型的auto变量(假设变量名叫做p)
  • _Block_object_dispose((void*)src->p, 3/BLOCK_FIELD_IS_OBJECT/);
    

7.5 被__block修饰的对象类型

当__block变量在栈上时, 不会对指向的对象产生强引用

当__block变量被copy到堆时

• 会调用__block变量内部的copy函数
• copy函数内部会调用_Block_object_assign函数
• _Block_object_assign函数会根据所指向对象的修饰符(__strong、__weak、__unsafe_unretained)做出相应的操作, 形成强引用(retain)或者弱引用(注意:这里仅限于ARC时会retain, MRC时不会retain)

如果__block变量从堆上移除

• 会调用__block变量内部的dispose函数
• dispose函数内部会调用_Block_object_dispose函数
• _Block_object_dispose函数会自动释放指向的对象(release)

八、循环引用问题

// 循环引用1
MJPerson *person = [[MJPerson alloc] init];
person.age = 10;
person.block = ^{
	NSLog(@"age is %d", person.age);
};

// 循环引用2
MJPerson *person = [[MJPerson alloc] init];
[person test1];

// MJPerson.m
- (void)test1 {
    // 循环引用2
    self.block = ^{
//        NSLog(@"age is %d", _age);
//        NSLog(@"age is %d", self.age);
        NSLog(@"age is %d", self->_age);
    };
}

8.1 解决循环引用问题 - ARC

用__weak、__unsafe_unretained解决

• __weak和__unsafe_unretained的区别:
  • __weak：不会产生强引用, 指向的对象销毁时, 会自动让指针置为nil
  • __unsafe_unretained：不会产生强引用, 不安全, 指向的对象销毁时, 指针存储的地址值不变, 再次访问该变量就会造成野指针错误

用__block解决(必须要调用block)

8.2 解决循环引用问题 - MRC

用__unsafe_unretained解决

用__block解决