block使用小结、在arc中使用block、如何防止循环引用

转自:

http://blog.sina.com.cn/s/blog_8c87ba3b0101m599.html

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

Block执行的代码，这是在编译的时候已经生成好的；
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。

{

//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：

{

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(注:在BLOCK定义之后)发生改变，也不影响他在Block中的值。

{

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(位于数据段)，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.

{

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)

@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。测试的方法是,自定义一个类, 继承自nsobject,然后重载其中的dealloc和description方法.

 1 @interface  myclass: NSObject
 2 - (NSString *)description;
 3 - (void) dealloc;
 4 @end
 5 
 6 @implementation myclass
 7 - (NSString*)description
 8 {
 9     return [NSString stringWithFormat:@"i am alive"];
10 }
11 
12 - (void) dealloc
13 {
14     printf("!!!i am dead\n");
15 }
16 @end

代码片段1(globalObject全局变量)

 1 myclass *__globalmc = nil;
 2 void testGlobalObj()
 3 {
 4     __globalmc = [[myclass alloc] init];
 5     
 6     printf("*** testGlobalObj \n");
 7     printf("obj address is %p\n", __globalmc);
 8     printf("outside address is %p\n", &__globalmc);
 9     
10     void (^TestBlock)(void) = ^{
11         printf("[]inside address is %p\n", &__globalmc);
12         printf("[]%s\n", [[NSString stringWithFormat:@"obj: %@", __globalmc] UTF8String]);
13     };
14     
15     __globalmc = nil;
16     
17     TestBlock();
18     
19     printf("block type: %s\n", [[NSString stringWithFormat:@"%@", TestBlock] UTF8String]);
20 }

输出结果:

*** testGlobalObj 
obj address is 0x100202b60
outside address is 0x100003650
!!!i am dead
[]inside address is 0x100003650
[]obj: (null)
block type: <__NSGlobalBlock__: 0x1000030f0>

结论: block为 global block, 然后全局指针在block内/外的地址相同(即同一个变量),且mc由于没有引用,在block执行前就被释放. block对全局变量指向的对象没有强引用,所以当全局指针为nil时,对象就释放了.

代码片段2(staticObject静态变量)

 1 void testStaticObj()
 2 {
 3     static myclass *__staticmc = nil;
 4     __staticmc = [[myclass alloc] init];
 5     
 6     printf("*** testStaticObj \n");
 7     printf("obj address is %p\n", __staticmc);
 8     printf("outside address is %p", &__staticmc);
 9     
10     void (^TestBlock)(void) = ^{
11         printf("[]inside address is %p\n", &__staticmc);
12         printf("[]%s\n", [[NSString stringWithFormat:@"obj: %@", __staticmc] UTF8String]);
13     };
14 
15     __staticmc = nil;
16 
17     TestBlock();
18     printf("block type: %s\n", [[NSString stringWithFormat:@"%@", TestBlock] UTF8String]);
19 }

执行结果:

*** testStaticObj

obj address is 0x100202b60

outside address is 0x100003648

!!!i am dead

[]inside address is 0x100003648

[]obj: (null)

block type: <__NSGlobalBlock__: 0x100003130>

结论: block对静态变量的处理方式与全局变量相同.

代码片段3(localObject局部变量)

 1 void testLocalObj()
 2 {
 3     myclass *__localmc = [[myclass alloc] init];
 4     
 5     printf("*** testLocalObj \n");
 6     printf("obj address is %p\n", __localmc);
 7     printf("outside address is %p\n", &__localmc);
 8     
 9     void (^TestBlock)(void) = ^{
10         printf("[]inside address is %p\n", &__localmc);
11         
12         printf("[]%s\n", [[NSString stringWithFormat:@"obj: %@", __localmc] UTF8String]);
13     };
14 
15     __localmc = nil;
16 
17     TestBlock();
18     printf("block type: %s\n", [[NSString stringWithFormat:@"%@", TestBlock] UTF8String]);
19 }

执行结果:

*** testLocalObj 
obj address is 0x100202b60
outside address is 0x7fff5fbff8c8
[]inside address is 0x100204830
[]obj: i am alive
block type: <__NSMallocBlock__: 0x100204810>
!!!i am dead

结论: block本身是mallocblock, 它会将局部变量拷贝到堆上(看地址, 明显和栈地址不同), 且会强引用对象一次.

代码片段4(blockObject 被__block修饰的变量)

 1 void testBlockObj()
 2 
 3 {
 4     __block myclass *__blockmc = [[myclass alloc] init];
 5     
 6     printf("*** testBlockObj \n");
 7     printf("obj address is %p\n", __blockmc);
 8     printf("outside address is %p\n", &__blockmc);
 9     
10     void (^TestBlock)(void) = ^{
11         printf("[]inside address is %p\n", &__blockmc);
12         
13         printf("[]%s\n", [[NSString stringWithFormat:@"obj: %@", __blockmc] UTF8String]);
14     };
15 
16     __blockmc = nil;
17 
18     TestBlock();
19     printf("block type: %s\n", [[NSString stringWithFormat:@"%@", TestBlock] UTF8String]);
20 }

执行结果:

*** testBlockObj 
obj address is 0x100202b60
outside address is 0x7fff5fbff8c8
!!!i am dead
[]inside address is 0x100204838
[]obj: (null)
block type: <__NSMallocBlock__: 0x1002045b0>

结论: __block修饰的变量会被重新复制到堆上,且其引用的对象不会被强引用

代码片段5(weakObject 被__weak修饰的变量)

 1 void testWeakObj()
 2 {
 3     myclass *__localmc = [[myclass alloc] init];
 4     __weak myclass *__weakmc = __localmc;
 5     
 6     printf("*** testWeakObj \n");
 7     printf("obj address is %p\n", __weakmc);
 8     printf("outside address is %p\n", &__weakmc);
 9 
10     void (^TestBlock)(void) = ^{
11         printf("[]inside address is %p\n", &__weakmc);
12         
13         printf("[]%s\n", [[NSString stringWithFormat:@"obj: %@", __weakmc] UTF8String]);
14     };
15 
16     __localmc = nil;
17     
18     TestBlock();
19     printf("block type: %s\n", [[NSString stringWithFormat:@"%@", TestBlock] UTF8String]);
20 }

执行结果:

*** testWeakObj 
obj address is 0x100202b60
outside address is 0x7fff5fbff8c0
!!!i am dead
[]inside address is 0x100204830
[]obj: (null)
block type: <__NSMallocBlock__: 0x100204810>

结论: weak 修饰的变量,不会强引用其指向的对象,且当对象释放时,其自身也会被置为nil.

代码片段6(strongObject 被__strong修饰的变量)

 1 void testStrongObj()
 2 {
 3     myclass *__localmc = [[myclass alloc] init];
 4     __strong myclass *__strongmc = __localmc;
 5     
 6     printf("*** testStrongObj \n");
 7     printf("obj address is %p\n", __strongmc);
 8     printf("outside address is %p\n", &__strongmc);
 9     
10     void (^TestBlock)(void) = ^{
11         printf("[]inside address is %p\n", &__strongmc);
12         
13         printf("[]%s\n", [[NSString stringWithFormat:@"obj: %@", __strongmc] UTF8String]);
14     };
15     
16     __localmc = nil;
17     __strongmc = nil;
18     TestBlock();
19     printf("block type: %s\n", [[NSString stringWithFormat:@"%@", TestBlock] UTF8String]);
20 }

执行结果:

*** testStrongObj 
obj address is 0x100202b60
outside address is 0x7fff5fbff8c0
[]inside address is 0x100204830
[]obj: i am alive
block type: <__NSMallocBlock__: 0x100204810>
!!!i am dead

结论: __strong修饰的变量,block会强引用其指向的对象一次(即使其本身也被置为nil).

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,也不会强引用指针指向的对象。
2、标记了为__weak或__unsafe_unretained的local变量,block不会引用指针对, 而__strong标记的local变量,则反之.

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：

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）

- (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

补充：

In manual reference counting mode, __block id x; has the effect of not retaining x. In ARC mode, __block id x; defaults to retaining x (just like all other values). To get the manual reference counting mode behavior under ARC, you could use __unsafe_unretained __block id x;. As the name __unsafe_unretained implies, however, having a non-retained variable is dangerous (because it can dangle) and is therefore discouraged. Two better options are to either use __weak (if you don’t need to support iOS 4 or OS X v10.6), or set the __block value to nilto break the retain cycle.

posted on 2014-09-10 20:52 大漠石头阅读(112) 评论(0) 收藏举报

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