block使用小結、在arc中使用block、如何防止循環引用

引言

使用block已經有一段時間了，感覺自己了解的還行，但是幾天前看到CocoaChina上一個關於block的小測試主題: 【小測試】你真的知道blocks在Objective-C中是怎么工作的嗎？，發現竟然做錯了幾道, 才知道自己想當然的理解是錯誤的，所以抽時間學習了下，並且通過一些測試代碼進行測試，產生這篇博客。

Block簡介（copy一段）

Block作為C語言的擴展，並不是高新技術，和其他語言的閉包或lambda表達式是一回事。需要注意的是由於Objective-C在iOS中不支持GC機制，使用Block必須自己管理內存，而內存管理正是使用Block坑最多的地方，錯誤的內存管理 要么導致return cycle內存泄漏要么內存被提前釋放導致crash。 Block的使用很像函數指針，不過與函數最大的不同是：Block可以訪問函數以外、詞法作用域以內的外部變量的值。換句話說，Block不僅 實現函數的功能，還能攜帶函數的執行環境。

可以這樣理解，Block其實包含兩個部分內容

1. Block執行的代碼，這是在編譯的時候已經生成好的；
2. 一個包含Block執行時需要的所有外部變量值的數據結構。 Block將使用到的、作用域附近到的變量的值建立一份快照拷貝到棧上。

Block與函數另一個不同是，Block類似ObjC的對象，可以使用自動釋放池管理內存（但Block並不完全等同於ObjC對象，后面將詳細說明）。

Block基本語法

基本語法在本文就不贅述了，同學們自學。

Block的類型與內存管理

根據Block在內存中的位置分為三種類型NSGlobalBlock，NSStackBlock, NSMallocBlock。

• NSGlobalBlock：類似函數，位於text段；
• NSStackBlock：位於棧內存，函數返回后Block將無效；
• NSMallocBlock：位於堆內存。

1、NSGlobalBlock如下，我們可以通過是否引用外部變量識別，未引用外部變量即為NSGlobalBlock，可以當做函數使用。

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{     //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：

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{     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是一個 NSStackBlock, 即在棧上, 當函數返回時block將無效       NSLog(@"block is %@", TestBlock);     //block is <__NSMallocBlock__: 0x75425a0>     //上面這句在非arc中打印是 NSStackBlock, 但是在arc中就是NSMallocBlock     //即在arc中默認會將block從棧復制到堆上，而在非arc中，則需要手動copy. }

3、NSMallocBlock只需要對NSStackBlock進行copy操作就可以獲取，但是retain操作就不行,會在下面說明

Block的copy、retain、release操作 （還是copy一段）

不同於NSObjec的copy、retain、release操作：

• Block_copy與copy等效，Block_release與release等效；
• 對Block不管是retain、copy、release都不會改變引用計數retainCount，retainCount始終是1；
• NSGlobalBlock：retain、copy、release操作都無效；
• NSStackBlock：retain、release操作無效，必須注意的是，NSStackBlock在函數返回后，Block內存將被回收。即使retain也沒用。容易犯的錯誤是[[mutableAarry addObject:stackBlock]，（補：在arc中不用擔心此問題，因為arc中會默認將實例化的block拷貝到堆上）在函數出棧后，從mutableAarry中取到的stackBlock已經被回收，變成了野指針。正確的做法是先將stackBlock copy到堆上，然后加入數組：[mutableAarry addObject:[[stackBlock copy] autorelease]]。支持copy，copy之后生成新的NSMallocBlock類型對象。
• NSMallocBlock支持retain、release，雖然retainCount始終是1，但內存管理器中仍然會增加、減少計數。copy之后不會生成新的對象，只是增加了一次引用，類似retain；
• 盡量不要對Block使用retain操作。

Block對外部變量的存取管理

基本數據類型

1、局部變量

局部自動變量，在Block中只讀。Block定義時copy變量的值，在Block中作為常量使用，所以即使變量的值在Block外改變，也不影響他在Block中的值。

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{     int base = 100;     long (^sum)(int, int) = ^ long (int a, int b) {           return base + a + b;     };       base = 0;     printf("%ld\n",sum(1,2));     // 這里輸出是103，而不是3, 因為塊內base為拷貝的常量 100 }

2、STATIC修飾符的全局變量

因為全局變量或靜態變量在內存中的地址是固定的，Block在讀取該變量值的時候是直接從其所在內存讀出，獲取到的是最新值，而不是在定義時copy的常量.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

{     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));     // 這里輸出是4，而不是103, 因為base被設置為了0     printf("%d\n", base);     // 這里輸出1， 因為sum中將base++了 }

3、__BLOCK修飾的變量

Block變量，被__block修飾的變量稱作Block變量。 基本類型的Block變量等效於全局變量、或靜態變量。

注：BLOCK被另一個BLOCK使用時，另一個BLOCK被COPY到堆上時，被使用的BLOCK也會被COPY。但作為參數的BLOCK是不會發生COPY的

OBJC對象

block對於objc對象的內存管理較為復雜，這里要分static global local block變量分析、還要分非arc和arc分析

非ARC中的變量

先看一段代碼(非arc)

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@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;     } }

執行結果為1 1 1 2 1。

__globalObj和__staticObj在內存中的位置是確定的，所以Block copy時不會retain對象。

_instanceObj在Block copy時也沒有直接retain _instanceObj對象本身，但會retain self。所以在Block中可以直接讀寫_instanceObj變量。

localObj在Block copy時，系統自動retain對象，增加其引用計數。

blockObj在Block copy時也不會retain。

ARC中的變量測試

由於arc中沒有retain，retainCount的概念。只有強引用和弱引用的概念。當一個變量沒有__strong的指針指向它時，就會被系統釋放。因此我們可以通過下面的代碼來測試。

代碼片段1(globalObject全局變量)

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NSString *__globalString = nil;   - (void)testGlobalObj {     __globalString = @"1";     void (^TestBlock)(void) = ^{           NSLog(@"string is :%@", __globalString); //string is http://www.cnbluebox.com/blog/wp-includes/images/smilies/icon_sad.gif" alt=":(" class="wp-smiley"> null)     };       __globalString = nil;       TestBlock(); }   - (void)testStaticObj {     static NSString *__staticString = nil;     __staticString = @"1";       printf("static address: %p\n", &__staticString);    //static address: 0x6a8c       void (^TestBlock)(void) = ^{           printf("static address: %p\n", &__staticString); //static address: 0x6a8c           NSLog(@"string is : %@", __staticString); //string is http://www.cnbluebox.com/blog/wp-includes/images/smilies/icon_sad.gif" alt=":(" class="wp-smiley"> null)     };       __staticString = nil;       TestBlock(); }   - (void)testLocalObj {     NSString *__localString = nil;     __localString = @"1";       printf("local address: %p\n", &__localString); //local address: 0xbfffd9c0       void (^TestBlock)(void) = ^{           printf("local address: %p\n", &__localString); //local address: 0x71723e4           NSLog(@"string is : %@", __localString); //string is : 1     };       __localString = nil;       TestBlock(); }   - (void)testBlockObj {     __block NSString *_blockString = @"1";       void (^TestBlock)(void) = ^{           NSLog(@"string is : %@", _blockString); // string is http://www.cnbluebox.com/blog/wp-includes/images/smilies/icon_sad.gif" alt=":(" class="wp-smiley"> null)     };       _blockString = nil;       TestBlock(); }   - (void)testWeakObj {     NSString *__localString = @"1";       __weak NSString *weakString = __localString;       printf("weak address: %p\n", &weakString);  //weak address: 0xbfffd9c4     printf("weak str address: %p\n", weakString); //weak str address: 0x684c       void (^TestBlock)(void) = ^{           printf("weak address: %p\n", &weakString); //weak address: 0x7144324         printf("weak str address: %p\n", weakString); //weak str address: 0x684c           NSLog(@"string is : %@", weakString); //string is :1     };       __localString = nil;       TestBlock(); }

由以上幾個測試我們可以得出：
1、只有在使用local變量時，block會復制指針，且強引用指針指向的對象一次。其它如全局變量、static變量、block變量等，block不會拷貝指針,只會強引用指針指向的對象一次。
2、即時標記了為__weak或__unsafe_unretained的local變量。block仍會強引用指針對象一次。（這個不太明白，因為這種寫法可在后面避免循環引用的問題）

循環引用retain cycle

循環引用指兩個對象相互強引用了對方，即retain了對方，從而導致誰也釋放不了誰的內存泄露問題。如聲明一個delegate時一般用assign而不能用retain或strong，因為你一旦那么做了，很大可能引起循環引用。在以往的項目中，我幾次用動態內存檢查發現了循環引用導致的內存泄露。

這里講的是block的循環引用問題，因為block在拷貝到堆上的時候，會retain其引用的外部變量，那么如果block中如果引用了他的宿主對象，那很有可能引起循環引用，如：

1 2 3 4

self.myblock = ^{               [self doSomething];         };

為測試循環引用，寫了些測試代碼用於避免循環引用的方法，如下，（只有arc的，懶得做非arc測試了）

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- (void)dealloc {       NSLog(@"no cycle retain"); }   - (id)init {     self = [super init];     if (self) {   #if TestCycleRetainCase1           //會循環引用         self.myblock = ^{               [self doSomething];         }; #elif TestCycleRetainCase2           //會循環引用         __block TestCycleRetain *weakSelf = self;         self.myblock = ^{               [weakSelf doSomething];         };   #elif TestCycleRetainCase3           //不會循環引用         __weak TestCycleRetain *weakSelf = self;         self.myblock = ^{               [weakSelf doSomething];         };   #elif TestCycleRetainCase4           //不會循環引用         __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;     } }

經過上面的測試發現，在加了__weak和__unsafe_unretained的變量引入后，TestCycleRetain方法可以正常執行dealloc方法，而不轉換和用__block轉換的變量都會引起循環引用。
因此防止循環引用的方法如下：
__unsafe_unretained TestCycleRetain *weakSelf = self;

end

補充：

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.