Objective-C block 深入了解
本文中代码所依赖的环境是
Xcode 9.0
Apple LLVM 9.0.0
ARC环境
block的类型
Objective-C中block有三种类型：
- __NSGlobalBlock__
- __NSStackBlock__
- __NSMallocBlock__
以上是通过NSLog打印不同类型log的输出结果。从结果可以看出分别对应着全局block、栈block和堆block。
NSGlobalBlock
当block中没有使用block外部的任何局部变量时，即为全局block。全局block在内存的全局数据区
int a = 111;
// block without captured variable
block_type block = ^{
int b = 0;
printf("a : %d, globalVar:%d", b, globalVar);//此处使用了block内部的局部变量和全局变量
};
NSLog(@"block with no captured auto variable :%@", block);// block with no captured variable :<__NSGlobalBlock__: 0x1000020b8>
通常情况全局block使用的情况比较少。
NSStackBlock 和 NSMallocBlock
栈和堆block使用情况比较多。
栈block: 使用了(捕获)局部变量的block在创建之初，就是栈block。block在内存的栈区
int a = 111;
NSLog(@"stack block : %@", ^{NSLog(@"a:%d", a);}); // stack block : <__NSStackBlock__: 0x7ffedff74a98>
其实栈block不止以上情况会出现，文章后面会看到其他一些情况也会看到stack block
堆block: 栈block在一些时机，会copy到堆区中，即为堆block。堆block可以实现，当超出block所在的代码块区域时仍能保留并执行。
NSLog(@"malloc block : %@", [^{NSLog(@"a:%d", a);} copy]);// malloc block : <__NSMallocBlock__: 0x60400024f180>
细看NSStackBlock 和 NSMallocBlock
上面只是大体了解了下几种block，现在我提出了一些在使用block时经常遇到的问题：
- block如何实现捕获局部变量？
- 为什么直接捕获的局部变量不能修改，而使用__block修饰的变量则可以被修改？
- 使用weakSelf来避免循环引用时，是不是一定要配合strongSelf使用？
block如何实现捕获局部变量
可以通过查看block内部的实现来一探究竟，比如使用
clang -rewrite-objc block.m
该命令是将oc代码转为c++实现代码，因为oc或block对象本质上是一些结构体。如果提示cannot create __weak reference because the current deployment target does not support weak错误可以加上一些参数试下clang -rewrite-objc -fobjc-arc -stdlib=libc++ -mmacosx-version-min=10.7 -fobjc-runtime=macosx-10.7 -Wno-deprecated-declarations block.m
通过将oc代码转为底层的结构体实现，能够分析出block捕获局部变量的过程。相关文章比较多，可以参考文末的参考。此处不再赘述，直接说结论：
block会将局部变量拷贝一份，作为自己的成员变量
其实这也可以解释，为什么在block中无法修改捕获到的局部变量，因为block中使用的变量其实已经不再是外部的局部变量了，而是block自己的成员变量。但我们期望的是修改外部变量，所以你改block的成员变量有啥用啊？索性编译器直接提示你，不能改！
__block修饰的变量为什么可以修改
__block的变量同样也会被block捕获，但注意，block会将局部变量包一层，可以认为包成了一个结构体，然后将结构体的指针作为block的成员变量。block通过该指针访问局部变量，既然是指针，那么block中也就可以修改外部的局部变量了。
文字多了太枯燥，上两张图缓和一下：
非_ _block变量
_ _block变量
图片来自唐巧的《谈Objective-C block的实现》
其实，非block变量和block变量在block的区别是 值传递 和 引用传递
block的内存管理
关于第三个问题，要涉及到block的内存管理
大家都知道，block循环引用一般是 self -> block -> self这种结构导致互不释放资源。在此之前，有一个前置的问题是block为什么可以被持有？又为什么可以持有self？
因为堆block可以像oc对象一样，栈block是不行的
前面有提到，捕获了局部变量的block创建之初都是栈block，栈block就像一个函数一样，函数执行完，函数中的局部变量就都出栈，内存中就不存在了。但实际当中，我们的block可能要在函数执行完，仍要保留一段时间，比如网络请求：
NSURLSession *session;
NSURLRequest *request;
[session dataTaskWithRequest:request
completionHandler:^(NSData * _Nullable data, NSURLResponse * _Nullable response, NSError * _Nullable error) {
//do something
}];
block能够保证超出作用域后仍能保留的原因其实是，栈block被copy到了堆中，堆block和oc对象类似，也是通过引用计数来进行内存管理
新的问题来了：
- 谁来copy栈block到堆中？
- 谁来管理堆block的引用计数？
栈block拷贝到堆中
本文只针对ARC环境，ARC环境和系统API几乎为我们做了绝大多数copy工作：
- 当block被赋值给强引用时
- 当函数返回的是block时
- Cocoa框架中方法名含有usingBlock
- 一些没有usingBlock的系统方法也可以比如上面的网络请求
- GCD所有的方法
- 显示地对block执行copy方法
来一段代码瞅瞅
int a = 111;
// strong block with captured variable
void(^block2)(void) = ^{
NSLog(@"a:%d", a);
};
NSLog(@"strong block with captured auto variable:%@", block2);// strong block with captured variable:<__NSMallocBlock__: 0x1004249f0>
// weak block with captured variable
__weak void(^block1)(void) = ^{
NSLog(@"a:%d", a);
};
NSLog(@"weak block with captured auto variable:%@", block1);// weak block with captured variable:<__NSStackBlock__: 0x7ffeefbff550>
// get block from method
NSLog(@"get block from method : %@", [self getBlock]);// get block from method : <__NSMallocBlock__: 0x600000447a40>
// copy block explicitly
NSLog(@"stack block : %@", ^{NSLog(@"a:%d", a);}); // stack block : <__NSStackBlock__: 0x7ffedff74a98>
NSLog(@"malloc block : %@", [^{NSLog(@"a:%d", a);} copy]);// malloc block : <__NSMallocBlock__: 0x60400024f180>
// block as argument
[self printBlock:^{
NSLog(@"%d", a);
}];
- (void)printBlock:(block_type)block {
NSLog(@"block as argument : %@", block);// block as argument : <__NSStackBlock__: 0x7ffeeca47ac0>
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
NSLog(@"block in dispatch_asyn:%@", block);// block in dispatch_asyn:<__NSMallocBlock__: 0x604000646330>
});
}
- (block_type)getBlock {
int a = 123;
return ^{NSLog(@"%d", a);};
}
代码中能够看到在将block赋值给弱引用和将block当做参数传递时也是stack block
strongSelf在避免循环引用中是否必须？
先举个避免循环引用的🌰
__weak typeof(self) weakSelf = self;
self.block = ^{
__strong typeof(weakSelf) strongSelf = weakSelf;
// do something
};
-
先简单说下使用weakSelf为什么能避免循环引用：block捕获了weakSelf这个局部变量，当做自己的成员变量，但由于是weak的，所以并不会对self持有强引用。
-
接下来，另一个问题是：strongSelf会不会造成循环引用呢？不会的，因为strongSelf是block内部的局部变量，block结束后strongSelf也就释放了。
那么strongSelf的必要性就容易解释了，执行block中的某些逻辑时，如果self释放了可能会造成严重的问题，为了执行block时不让self释放，我们要用strongSelf这个强引用局部变量控制着self。
至于会造成什么严重问题，请看下面两个🌰
__weak typeof(self) weakSelf = self;
block_type block4 = ^{
// 例子1
NSLog(@"weakSelf : %@", weakSelf); // weakSelf : <MyObject: 0x60000001fb10>
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
NSLog(@"weakSelf in dispatch : %@", weakSelf1);// weakSelf in dispatch : (null)
});
//例子2，该例来自唐巧的博客
// 如果正在执行networkReachabilityStatusBlock时，self释放了，多半情况下会崩溃
AFNetworkReachabilityStatusBlock callback = ^(AFNetworkReachabilityStatus status) {
weakSelf.networkReachabilityStatus = status;
}
};
};
self.block = block4;
_ _ strong typeof(weakSelf) strongSelf = weakSelf; 此处__strong是必要的，如果不写，则转换成c++源码后是 MyObject *const __weak strongSelf = weakSelf; 这样也就起不到对self强引用的作用
__weak typeof(self) weakSelf1 = self;
block_type block4 = ^{
typeof(weakSelf) strongSelf = weakSelf1;// 注意：此处并没有使用__strong
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
NSLog(@"strongSelf in dispatch : %@", strongSelf);// strongSelf in dispatch : (null)
});
};
self.block = block4;
项目中例子分析
拿项目代码中block例子分析一把
- (void)startTask {
Task *task = [self startTaskWithCompletion:^{
NSLog(@"task : %@", task);// 此时block捕捉到的是未初始化的task，即nil。相当于值传递
// do something with task
}];
}
分析过程：
- 代码中的赋值过程是，先执行startTaskWithCompletion:，再对task赋值
- 初始化block时，task还是nil
- 所以block中task成员变量也是nil
- 赋值方法执行完后，task指向了新的task对象，但block中的task由于是值拷贝，所以还是nil
- 之后代码执行到block中时，task还是nil
解决方案：
改用引用传递，
Task *task -> _ _block Task *task
