ARC环境下Block的内存管理

对于Block的相关知识,可以看《Objective-C高级编程 iOS与OS X多线程和内存管理》这本书,写得非常透彻。

一、Block是什么?

Block是C语言的扩充功能。是带有自动变量(局部变量)的匿名函数。

Block 也是 Objective-C 对象,将Block 当作 Objective-C 对象来看时,该 Block 的类为 _NSConcreteStackBlock

二、Block有几种类型?

3种:

 _NSConcreteStackBlock      该类的对象Block设置在栈上
 _NSConcreteGlobalBlock     与全局变量一样,设置在程序的数据区域(.data区)中
 _NSConcreteMallocBlock     该类的对象设置在由malloc函数分配的内存块(即堆)中

三、Block主要应用场景:

1.对象的属性;
2.方法的参数;
3.方法的返回值;

四、Block内存管理:

ARC环境,大多数情况下编译器会适当地进行判断,会自动生成将Block从栈上复制到堆上的代码。
Block作为函数返回值返回时,编译器会自动生成复制到堆上的代码。但是有些情况需要我们手动生成代码将Block从栈上复制到堆上,使用“copy实例方法”。
编译器不能判断“自动将Block从栈上复制到堆上”的情况:向方法或函数的参数传递Block。但是如果方法或函数内部适当地复制了传递过来的参数,就不必在调用该方法或函数前手动复制了。例如,系统框架的含BlockAPI可不用手动调用copy方法复制。

以下方法中 Block 作为参数,必须调用 copy 方法,否则会导致程序异常退出。

-(id)getBlockArray
{
    int val = 10;
    //Block变量类型可以直接调用copy方法。所以说Block其实也是Objective-C对象。
    //不管Block配置在堆、栈或者数据区域,用copy方法复制都不会引起任何问题。
    return [[NSArray alloc] initWithObjects:[^{NSLog(@"blk0:%@",@(val));} copy],[^{NSLog(@"blk1:%@",@(val));} copy], nil];
}

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    //正常执行。
    id obj = [self getBlockArray];
    blk_t blk = (blk_t)[obj objectAtIndex:0];
    blk();
}

Demo地址:https://github.com/xiaoL0204/StackBlockDemo

如果不调用copy方法,会报如下错误。这通常是由野指针引起的,说明Block对象被释放了。

图1.不使用copy方法会Crash

通过Block的复制,__block变量也从栈复制到堆。此时可同时访问栈上的__block变量和堆上和__block变量。

五、什么时候栈上的Block会复制到堆呢?

1.调用Blockcopy实例方法时;
2.Block作为函数返回值返回时;
3.将Block赋值给附有__strong修饰符id类型的类或Block类型成员变量时;
4.在方法名中含有usingBlockCocoa框架方法或Grand Central DispatchAPI中传递Block时。

这些情况下,可归结为_Block_copy函数被调用时Block从栈复制到堆。释放Block时调用其dispose函数,相当于对象的dealloc实例方法。

六、Block特性:截获对象,对象可超出其变量作用域而存在:

Block中使用的赋值给附有__strong修饰符的自动变量的对象和复制到堆上的__block变量由于被堆上的Block所持有,因而可超出其变量作用域而存在。

如果不调用Blockcopy实例方法,Block不会调用_Block_copy函数,即使截获了对象,它也会随着变量作用域的结束而被释放。

超出作用域截获对象示例:

//Block截获对象,对象超出变量的作用域而存在。
    id array = [NSMutableArray array];
    void (^blk_t2) (id obj) = [^(id obj){
        [array addObject:obj];
        
        NSLog(@"array count = %@,obj:%@",@([array count]),obj);
        
    } copy];
    
    
    blk_t2([[NSObject alloc] init]);
    blk_t2([[NSObject alloc] init]);
    blk_t2([[NSObject alloc] init]);
    
    NSLog(@"array:%@",array);

执行结果:

图2.超出作用域截获对象

七、Block循环引用

如果在Block中使用__strong修饰符的对象类型自动变量,那么当Block从栈复制到堆时,该对象为Block持有。当对象持有Block,且该Block持有该对象时,会引起循环引用。
Block内部没有显示调用self也可能引起循环引用。

图3.Block循环引用
图4.破坏Block循环引用

使用__weak修饰符修饰会相互持有的变量,在Block内部使用该变量即可避免循环引用。
NSTimer在作为控制器属性的时候容易产生循环引用,这点跟Block循环引用很类似。因为NSTimer会持有target对象,除非NSTimer被置为nilinvalidate或停止,否则timer会一直持有target对象,如果此时target对象持有这个timer对象,就会循环引用,从而造成内存泄露。

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