Block底層原理 - 捕獲機制，循環引用梳理

? ? 前段時間通過學習小馬哥視頻，對block有了深刻的理解和學習，對此總結一下，加深印象。

1.1 捕獲機制

在Object-C中，Block的本質是一個封裝了函數調用和函數調用環境的OC對象（內部有isa指針）：

? ? 函數調用：block內部將要執行的代碼

? ? 函數調用環境：傳進block中的參數和在內部調用時需要訪問的外部變量（捕獲機制原因）

但是：絕大部分情況Block創建后，并不會立即調用，而是在其它函數或者合適的時機調用，而block外部的變量有可能已經被銷毀；

這時候例如局部變量a已經被銷毀，a被銷毀后，調用block時內部需要訪問a的值，而打印出來a的值為5，證明：Block內部將外部變量捕獲進內部，在調用block函數時使用

捕獲機制原因

1.1.1 局部變量與全局變量

auto變量：自動變量，離開作用域就銷毀。

auto，static局部變量、全局變量

對于auto和static類型的變量，全局變量的捕獲，可以通過OC代碼轉化為C/C++代碼查看，使用終端cd到當前文件夾下，輸入：

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc OC源文件 -o 輸出的CPP文件

注意：1.輸出的文件必須以.cpp后綴命名 2. 必須cd到當前文件夾或者指定文件夾，不然生成的.cpp文件在用戶目錄下（或者通過在finder中全局搜索可以找到）

由上圖代碼生成的C++代碼

由生成的c++代碼可知：

摘自小碼哥課件

1、auto變量a會直接將值捕獲進去，用一個新的a成員變量接收并保存，所以捕獲以后，block外部的a與內部的a為兩個不同的值，互不干擾，修改一個的值不會影響另一個的值；

2、static變量捕獲的是*b，捕獲的是指針，內部與外部是同一個指針，修改一個另一個也會改變；

3、全局變量不會被block捕獲，而是在調用函數的時候直接訪問。

由此很好的解釋了一個面試經常會問到的問題和答案：

block捕獲機制經典問題

ps：通過加斷點可以打印出外部的a和block內部的a地址值不一樣，b、c內外的地址值一樣。

1.1.2 Blcok的類型

block分為3中類型：__NSGlobalBlock__、__NSStackBlock__、__NSMallocBlock__，最終都繼承自NSBlock ->NSObject。

1、__NSGlobalBlock__：沒有訪問外部auto變量；調用copy后什么也不做；

2、__NSStackBlock__：訪問了外部的auto變量；調用copy后，block從棧區復制到堆區，類型變成__NSMallocBlock__；

3、__NSMallocBlock__：__NSStackBlock__調用copy后的類型；調用copy函數后引用計數+1

NSMallocBlock和NSStackBlock

在ARC環境下，編譯器會自動將block執行copy操作復制到堆上，例如：（block需要被保留后面調用，因為棧上的的block出作用域就會被銷毀）（1）block作為函數的返回值時；（2）GCD中的block；（3）將block賦值給__strong強指針時；（4）block作為Cocoa API中方法名含有usingBlock的方法參數時。

arc下棧上的block會被copy到堆上（摘自小碼哥課件）

1.1.3 block內部實現及調用c/c++分析

block對person對象捕獲代碼

1.1.3.1 ?main函數底層c/c++代碼實現：

main函數底層c/c++代碼

main函數簡化后

對main函數簡化后，總結：

1、創建person對象是對YYPerson類對象發送alloc和init兩條消息，給age賦值是對person對象發送setAge消息；

2、block賦值實際上就是__main_block_impl_0結構體；

3、調用block，通過block找到FuncPtr(函數調用的地址)，執行__main_block_func_0

1.1.3.2 block impl、func底層實現及簡化

block底層c/c++實現

blcok簡化及內部結構體（構造函數）

c++構造函數：對于block的內部實現，__main_block_impl_0，初始化使用到了c++結構體及構造函數，查閱后了解到其語法及實現：

c++構造函數

1.1.3.3 blcok賦值以及調用

main函數以及block impl、func聯系

1、block賦值實際上就是__main_block_impl_0結構體，以及傳入結構體的參數:__mian_block_func_0，person對象，__main_block_desc_0函數描述等；

2、調用block，通過block找到FuncPtr(函數調用的地址)，執行流程：__main_block_impl_0 -> impl -> FuncPtr -> __main_block_func_0?->調用。

3、FuncPtr：__main_block_impl_0賦值時傳入的第一個參數是__main_block_func_0，而在構造函數賦值時第一個參數是void ?*fp，即說明__func_block_func_0就是fp，而后fp被賦值給了（__block_impl）impl(block對象)的FuncPtr；

1.1.3.4?對象類型的auto變量的捕獲

peson對象的捕獲流程

1、當block存儲在棧上：block隨時會被銷毀，所以不會對auto對象進行強引用；

2、如果block被拷貝到堆上：會調用block內部的copy函數，copy函數內部會調用_Block_object_assign函數，_block_object_assign函數會根據auto變量的修飾符（__strong、__weak、__unsafe_unretained）做出相應的操作，形成強引用（retain）或者弱引用；

3、當堆上的block被移除時：調用block內部的dispose函數，dispose函數會調用_block_object_dispose函數，_block_object_dispose函數會自動釋放引用的auto對象

1.2 循環引用的產生和解決

block捕獲self示例

1、oc方法在生成c++代碼以后可以發現，oc方法都有兩個隱式參數：self和_cmd，在調用self.a等方法的時候，使用的就是這個隱式的參數self；

2、所以在oc方法中，self是一個參數，也就是一個局部變量，由oc的捕獲機制，局部變量self會被捕獲到block內部；

3、self被捕獲到block內部，會對self產生強引用，而self對block也是強引用，就會造成循環引用

如何解決循環引用問題，需要打破雙方之間的強引用關系，改用弱引用：

如何解決循環引用（摘自小碼哥課件）

4、使用__block修飾解決循環引用問題：必須要調用block。