OC底層知識(八) : block

提示:下面會把OC相應的類轉化為C++代碼,OC代碼轉C++代碼的生成

  • 一、block 知識回顧

    block 是一個可以看做是一個代碼塊,用 ^{}包裹起來的,類似于函數,需要用()小括號調用

    block的簡單回顧

  • 二 、block 的本質是什么?

    • block本質上也是一個OC對象,它內部也有個isa指針
    • block是封裝了函數調用以及函數調用環境的OC對象
    • block的底層結構如下圖所示


      block的底層結構
  • 三 、block 的變量捕獲(capture)

    • 2.1、為了保證block內部能夠正常訪問外部的變量,block有個變量捕獲機制

      變量類型 能否捕獲到block內部 訪問方式
      局部變量 auto 能捕獲到 值傳遞
      局部變量 static 能捕獲到 指針傳遞
      全局部變量 不能捕獲到 直接訪問
    • 2.2、局部變量的訪問

      block 的變量捕獲

      block 的變量捕獲

    • 2.3、全局部變量的訪問

      全局部變量是無法捕獲的,也不需要捕獲

      可以看到全局變量是無法捕獲的

    • 2.4、self的的問題

      self被捕獲,JKName來自于self

      self的捕獲問題

      • 提示:self是我們調用函數的時候,傳進來的參數,self是局部變量,只要能捕獲就是局部變量,反之,全局變量無法捕獲。
  • 四、block的類型

    • 4.1、block有3種類型,可以通過調用class方法或者isa指針查看具體類型,最終都是繼承自NSBlock類型

      • NSGlobalBlock ( _NSConcreteGlobalBlock )
      • NSStackBlock ( _NSConcreteStackBlock )
      • NSMallocBlock ( _NSConcreteMallocBlock )
        block有3種類型的打印

        應用程序的內存分配

        提示:類對象也是存放在堆里面
    • 4.2、block在什么情況下的類型

    • 提示:在測試下面的類型之前請把ARC關掉


      ARC關掉

      block在什么情況下的類型

      block在有無Auto變量的訪問
    • 4.3、每一種類型的block調用copy后的結果如下所示(下面的 堆棧 感覺迷茫的看上面4.1對中對3類Block的存放位置)

      Block類型 副本源的配置存儲域 復制效果
      NSStackBlock 從棧復制到堆
      NSGlobalBlock 程序的數據區域 還是原來的類型,什么也沒做
      NSMallocBlock 引用計數器加1
    Block在copy后的打印
     int age = 10;
    
     void (^block1)(void) = ^{
      
        NSLog(@"age = %d",age);
     };
    
     void (^block2)(void) = ^{
      
        NSLog(@"Hello");
     };
    
     NSLog(@" \n\nblock1的類型是 %@ \n\nblock1 在copy后的類型是%@",[block1 class],[[block1  copy] class]);
     NSLog(@" \n\nblock2的類型是%@ \n\nblock2 在copy后的類型是%@",[block2 class],[[block2 copy] class]);
     NSLog(@" block2在兩次copy后的類型是 \n%@",[[[block2 copy] copy] class]);
     
     下面是打印的結果
     block1的類型是 __NSStackBlock__ 
     block1 在copy后的類型是__NSMallocBlock__
    
     block2的類型是__NSGlobalBlock__ 
     block2 在copy后的類型是__NSGlobalBlock__
     block2在兩次copy后的類型是 __NSGlobalBlock__
    
    • 4.4、block的copy

      • 4.4.1、在ARC環境下,編譯器會根據情況自動將棧上的block復制到堆上,比如以下情況
        • block作為函數返回值時
        • 將block賦值給__strong指針時
        • block作為Cocoa API中方法名含有usingBlock的方法參數時
        • block作為GCD API的方法參數時(GCD的Block都是被copy過的,會在block方法執行完后才會銷毀
      • 4.4.2、MRC下block屬性的建議寫法
        • @property (copy, nonatomic) void (^block)(void);
      • 4.4.3、ARC下block屬性的建議寫法
        • @property (strong, nonatomic) void (^block)(void);
        • @property (copy, nonatomic) void (^block)(void);
    • 4.5、 對象類型的auto變量

      • 當block內部訪問了對象類型的auto變量時
        • 如果block是在棧上,將不會對auto變量產生強引用

        • 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
        • 如果block從堆上移除

          • 會調用block內部的dispose函數
          • dispose函數內部會調用_Block_object_dispose函數
          • _Block_object_dispose函數會自動釋放引用的auto變量(release)
          函數 調用時機
          copy 函數 棧上的Block復制到堆時
          dispose 函數 堆上的Block被廢棄時
    • 4.6、 拋出幾個問題,說出下面Person類什么時候釋放

      • 第1種情況

        Person *person = [[Person alloc]init];
        person.age = 100;
        
        __weak Person *weakPerson = person;
        dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        
           NSLog(@"age === %d",weakPerson.age);
        
         });
        
      • 第2種情況

        Person *person = [[Person alloc]init];
        person.age = 100;
        
        dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        
           NSLog(@"age === %d", person.age);
        
         });
        
      • 第3種情況

        Person *person = [[Person alloc]init];
        person.age = 100;
        __weak Person *weakPerson = person;
        dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        
           NSLog(@"age === %d", person.age);
           dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        
              NSLog(@"age === %d", weakPerson.age);
        
            });
         });
        
      • 第4種情況

        Person *person = [[Person alloc]init];
        person.age = 100;
        __weak Person *weakPerson = person;
        dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        
           NSLog(@"age === %d", weakPerson.age);
           dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        
                NSLog(@"age === %d",person.age);
        
            });
         });
        
  • 五、__block修飾符

    • 5.1、__block可以用于解決block內部無法修改auto變量值的問題

    • 5.2、__block不能修飾全局變量、靜態變量(static)

    • 5.3、編譯器會將__block變量包裝成一個對象

    • 5.4、看下面auto臨時變量在加上 __block后修改age的值

      __block int age = 10;
      
      void (^block)(void) = ^{
      
           age = 20;
           NSLog(@"age = %d",age);
      };
      
      block();
      
    • 5.5、__block 可修改的原理


      age加上`__block`后生成下面劃線的結構體

      age結構體的類型

      結構體里面的指向
    • 5.6、__block的內存管理

      • 5.6.1、當block在棧上時,并不會對__block變量產生強引用
      • 5.6.2、當block被copy到堆時
        • 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函數會對__block變量形成強引用(retain)
      • 5.6.3、當block從堆中移除時
        • 會調用block內部的dispose函數
        • dispose函數內部會調用_Block_object_dispose函數
        • _Block_object_dispose函數會自動釋放引用的__block變量(release)
      • 5.6.4、__block的__forwarding指針


        __block的__forwarding指針
      • 5.6.5、對象類型的auto變量、__block變量
        • 當block在棧上時,對它們都不會產生強引用
        • 當block拷貝到堆上時,都會通過copy函數來處理它們
          • __block變量(假設變量名叫做a)

            _Block_object_assign((void*)&dst->a, (void*)src->a, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);
            

            對象類型的auto變量(假設變量名叫做p)

            _Block_object_assign((void*)&dst->p, (void*)src->p, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);
            
        • 當block從堆上移除時,都會通過dispose函數來釋放它們
          • __block變量(假設變量名叫做a)

            _Block_object_dispose((void*)src->a, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);
            

            對象類型的auto變量(假設變量名叫做p)

            _Block_object_dispose((void*)src->p, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);
            
          對象 BLOCK_FIED_IS_OBJECT
          __block變量 BLOCK_FIED_IS_BYREF
      • 5.6.6、被__block修飾的對象類型
        • 當__block變量在棧上時,不會對指向的對象產生強引用
        • 當__block變量被copy到堆時
          • 會調用__block變量內部的copy函數
          • copy函數內部會調用_Block_object_assign函數
          • _Block_object_assign函數會根據所指向對象的修飾符(__strong、__weak、__unsafe_unretained)做出相應的操作,形成強引用(retain)或者弱引用(注意:這里僅限于ARC時會retain,MRC時不會retain
        • 如果__block變量從堆上移除
          • 會調用__block變量內部的dispose函數
          • dispose函數內部會調用_Block_object_dispose函數
          • _Block_object_dispose函數會自動釋放指向的對象(release)
  • 六、block 的循環引用問題

    • 6.1、先給大家展示一個循環引用(循環引用是大家常說的兩個類互相引用)


      在看一下Person的.h

      #import <Foundation/Foundation.h>
      
      typedef void (^JKBlock)(void);
      
      @interface Person : NSObject
      
      @property(nonatomic,assign) int age;
      @property(nonatomic,copy) JKBlock block;
      
      @end
      

      可以看到上面圖片的黃色文字也提示了存在循環引用的問題,下面分析一下,首先從Person的.h代碼里面我們可以看到 person 強引用了block,那我們看看block是怎么是怎么強引用person的,我們生成一份C++代碼看看

      blcok強指針指向person

    • 6.2、block 的循環引用的解決(ARC下解決循環引用的問題) 提示:ARC與MRC的切換看上面4.2

      看6.1里面的代碼,我們想要是是person強引用Block,可以隨時調用block里面person屬性的值,而block若引用 pseron就好,那么了可以設置如下的代碼改善

      Person *person = [[Person alloc]init];
      person.age = 100;
      
      __weak Person *weakPerson = person;
      person.block = ^{
      
          NSLog(@"age ==== %d",weakPerson.age);
      
      };
      
      • (辦法一)__weak Person *weakPerson = person;__weak typeof(person) weakPerson = person;一樣, typeof是編譯器的特性

        block若指針指向person

      • (辦法二)__unsafe_unretained Person *weakPerson = person;__unsafe_unretained typeof(person) weakPerson = person;

      • (辦法三)__block Person *weakPerson = person;必須調用block,如下

        Person *person = [[Person alloc]init];
        person.age = 100;
        
        __block typeof(person) weakPerson = person;
        person.block = ^{
        
             NSLog(@"age ==== %d",weakPerson.age);
             weakPerson = nil;
        };
        person.block();
        
      weakPerson = nil打破循環引用
      • __weak__unsafe_unretained解決循環引用的區別

        • __weak : 不會產生強引用,指向的對象銷毀時,會自動讓指針置為nil
        • __unsafe_unretained : 不會產生強引用,不安全,指向的對象銷毀時,指針存儲的地址值不變
    • 6.3、block 的循環引用的解決(MRC下解決循環引用的問題), 提示:ARC與MRC的切換看上面4.2,MRC下是不支持若指針的

      • (辦法一)__unsafe_unretained Person *weakPerson = person;

        Person *person = [[Person alloc]init];
        person.age = 100;
        
        __unsafe_unretained typeof(person) weakPerson = person;
        person.block = ^{
        
            NSLog(@"age ==== %d",weakPerson.age);   
        };
        
        [person release];
        
      • (辦法二)__block Person *weakPerson = person;

        Person *person = [[Person alloc]init];
        person.age = 100;
        
        __block typeof(person) weakPerson = person;
        person.block = ^{
        
            NSLog(@"age ==== %d",weakPerson.age);   
        };
        
        [person release];
        

        看5.6.6、上面說的__block 在ARC時會retain,MRC時不會retain,也就是說不會在MRC下不會retain


        __block 在MRC下不會retain

        在MRC沒有形成強引用
  • 七、block常問的幾個面試題

    • 7.1、block的原理是怎樣的?本質是什么?

      答:封裝了函數調用以及調用環境的OC對象

    • 7.2、__block的作用是什么?有什么使用注意點?

      答: __block可以用于解決block內部無法修改auto變量值的問題,__block不能修飾全局變量、靜態變量(static),編譯器會將__block變量包裝成一個對象,注意的地方是:__block的內存管理和在block所形成的結構體的OC對象在ARC時會retain(強引用),MRC時不會retain(不會強引用)。

    • 7.3、block的屬性修飾詞為什么是copy?使用block有哪些使用注意?
      答:block一旦沒有進行copy操作,就不會在堆上(在堆上可以對其進行內存管理)
      使用注意:循環引用問題

    • 7.4、block在修改NSMutableArray,需不需要添加__block?

      答:不需要,看下面的代碼,另外__block能不加就不要加,因為會生成一個復雜的結構體

      NSMutableArray *array = [[NSMutableArray alloc]init];
      
      void (^Block)(void) = ^{
      
           [array addObject:@"1"];
      
      };
      
      Block();
      
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