2010年WWDC发布iOS4时Apple对Objective-C进行了一次重要的升级：支持Block。说到底这东西就是闭包，其他高级语音例如Java和C++已有支持，第一次使用Block感觉满简单好用的，但是慢慢也遇到很多坑。本文聊聊ARC和non-ARC下Block使用中的引用循环问题，最近遇到了好几次这种问题，还是深入记录下。先来套题目热热身，貌似能够全部答对的人蛮少的
Block实现原理
首先探究下Block的实现原理，由于Objective-C是C语言的超集，既然OC中的NSObject对象其实是由C语言的struct+isa指针实现的，那么Block的内部实现估计也一样，以下三篇Blog对Block的实现机制做了详细研究：
虽然实现细节看着头痛，不过发现Block果然是和OC中的NSObject类似，也是用struct实现出来的东西。这个是LLVM项目compiler-rt分析的block头文Block_private.h头文件中关于Block的struct声明：
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">1
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">2
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">3
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">4
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<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">8
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">9
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">10
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">11
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">12
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">13
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">14
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">15
</span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span>
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struct Block_descriptor {
unsigned long int reserved;
unsigned long int size;
void (*copy)(void *dst, void *src);
void (*dispose)(void *);
};
struct Block_layout {
void *isa;
int flags;
int reserved;
void (*invoke)(void *, ...);
struct Block_descriptor *descriptor;
/* Imported variables. */
};
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我们发现Block_layout中也有一个isa指针，像极了NSobject内部实现struct中的isa指针。这里的isa可能指向三种类型之一的Block：
- _NSConcreteGlobalBlock：全局类型Block，在编译器就已经确定，直接放在代码段__TEXT上。直接在NSLog中打印的类型为__NSGlobalBlock__。
- _NSConcreteStackBlock：位于栈上分配的Block，即__NSStackBlock__。
- _NSConcreteMallocBlock：位于堆上分配的Block，即__NSMallocBlock__。
为什么会有这么多种类呢？首先来看全局类型Block，看例子：
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">1
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">2
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">3
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">4
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">5
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">6
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">7
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">8
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">9
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">10
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">11
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">12
</span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span>
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void addBlock(NSMutableArray *array) {
[array addObject:^{
printf("global block\n");
}];
}
void example() {
NSMutableArray *array = [NSMutableArray array];
addBlock(array);
void (^block)() = [array objectAtIndex:0];
block();
}
|
为什么addBlock中添加到array中的Block属于全局Block呢？因为它不需要运行时(Runtime)任何的状态来改变行为，不需要放在堆上或者栈上，直接编译后在代码段中即可，就像个c函数一样。这种类型的Block在ARC和non-ARC情况下没有差别。
这个Block访问了作用域外的变量d，在实现上就是这个block会多一个成员变量对应这个d，在赋值block时会将方法exmpale中的d变量值复制到成员变量中，从而实现访问。
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">1
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">2
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">3
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">4
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">5
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">6
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">7
</span></span></span></span></span></span></span>
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void example() {
int d = 5;
void (^block)() = ^() {
printf("%d\n", d);
};
block();
}
|
如果要修改d呢？：
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">1
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">2
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">3
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">4
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">5
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">6
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">7
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">8
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">9
</span></span></span></span></span></span></span></span></span>
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void example() {
int d = 5;
void (^block)() = ^() {
d++;
printf("%d\n", d);
};
block();
printf("%d\n", d);
}
|
由于局部变量d和这个block的实现不在同一作用域，仅仅在调用过程中用到了值传递，所以不能直接修改，而需要加一个标识符__block int d = 5;，那么block就可以实现对这个局部变量的修改了。如果是这种block标识的变量，在Block实现中不再是简单的一个成员变量，而是对应一个新的结构体表示这个block变量。block的本质是引入了一个新的Block_byref{$var_name}{$index}结构体，被block关键字修饰的变量就被放到这个结构体中。另外，block结构体通过引入Block_byref{$var_name}{$index}指针类型的成员，得以间接访问到Block的外部变量。这样对Block外的变量访问从值传递转变为引用，从而有了修改内容的能力。
正常我们使用Block是在栈上生成的，离开了栈作用域便释放了，如果copy一个Block，那么会将这个Block copy到堆上分配，这样就不再受栈的限制，可以随意使用啦。例如：
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">1
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">2
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">3
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">4
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">5
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">6
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">7
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">8
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">9
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<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">11
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">12
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">13
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">14
</span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span>
|
typedef void (^TestBlock)();
TestBlock getBlock() {
char e = 'E';
void (^returnedBlock)() = ^{
printf("%c\n", e);
};
return returnedBlock;
}
void example() {
TestBlock block = getBlock();
block();
}
|
函数getBlock中声明并赋值的returnedBlock，一开始是在栈上分配的，属于NSStackBlock，如果是non-ARC情况下return这个NSStackBlock，那么其实已经被销毁了，在函数中example()使用时就会crash。如果是ARC情况下，getBlock返回的block会自动copy到堆上，那么block的类型就是NSMallocBlock，可以在example()中继续使用。要在Non-ARC情况下正常运行，那么就应该修改为：
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">1
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">2
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">3
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">4
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">5
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">6
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">7
</span></span></span></span></span></span></span>
|
TestBlock getBlock() {
char e = 'E';
void (^returnedBlock)() = ^{
printf("%c\n", e);
};
return [[returnedBlock copy] autorelease];
}
|
Block中的循环引用问题
扯了这么多，回到Block的循环引用问题，由于我们很多行为会导致Block的copy，而当Block被copy时，会对block中用到的对象产生强引用(ARC下)或者引用计数加一(non-ARC下)。
如果遇到这种情况：
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">1
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">2
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">3
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">4
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">5
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">6
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">7
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">8
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">9
</span></span></span></span></span></span></span></span></span>
|
@property(nonatomic, readwrite, copy) completionBlock completionBlock;
//========================================
self.completionBlock = ^ {
if (self.success) {
self.success(self.responseData);
}
}
};
|
对象有一个Block属性，然而这个Block属性中又引用了对象的其他成员变量，那么就会对这个变量本身产生强应用，那么变量本身和他自己的Block属性就形成了循环引用。在ARC下需要修改成这样：
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">1
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">2
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">3
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">4
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">5
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">6
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">7
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">8
<span class="line-number" style="margin: 0px; padding: 0px;">9
</span></span></span></span></span></span></span></span></span>
|
@property(nonatomic, readwrite, copy) completionBlock completionBlock;
//========================================
__weak typeof(self) weakSelf = self;
self.completionBlock = ^ {
if (weakSelf.success) {
weakSelf.success(weakSelf.responseData);
}
};
|
也就是生成一个对自身对象的弱引用，如果是倒霉催的项目还需要支持iOS4.3，就用__unsafe_unretained替代__weak。如果是non-ARC环境下就将__weak替换为__block即可。non-ARC情况下，__block变量的含义是在Block中引入一个新的结构体成员变量指向这个__block变量，那么__block typeof(self) weakSelf = self;就表示Block别再对self对象retain啦，这就打破了循环引用。
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