[iOS]Block系列探究三 - Block存储域

我们知道应用程序的内存分配有四个区:

  • 程序区域(.text区)- 存放函数体的二进制代码。
  • 数据区域(.data区)- 主要包括静态全局区(全局变量和静态变量的存储是放在一块的,初始化的全局变量和静态变量在一块区域,未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域,程序结束后有系统释放。)和常量区(常量字符串就是放在这里的。程序结束后由系统释放。),如果要站在汇编角度细分的话还可以分为很多小的区。
  • 堆 - 一般由程序员分配释放,若程序员不释放,程序结束时可能由操作系统回收。注意它与数据结构中的堆是两回事,分配方式类似于链表。先进先出(FIFO)。
  • 栈 - 由编译器自动分配释放,存放函数的参数值,局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。后进先出(LIFO)。

那么block作为OC对象是创建在哪个区上呢?这篇文章我们来探究一下。

一、block对象的种类

block是一个NSBlock对象,NSBLock的声明如下:

@interface NSBlock : NSObject <NSCopying>

+ (id)alloc;
+ (id)allocWithZone:(struct _NSZone { }*)arg1;

- (id)copy;
- (id)copyWithZone:(struct _NSZone { }*)arg1;
- (void)invoke;
- (void)performAfterDelay:(double)arg1;

@end

NSBlock有三个子类,分别是:

  • _NSConcreteGlobalBlock - 数据区域(.data区)
  • _NSConcreteMallocBlock - 堆
  • _NSConcreteStackBlock - 栈

接下来我们分别研究一下这三种block。


1.1 _NSConcreteGlobalBlock

_NSConcreteGlobalBlock,顾名思义,全局block。以下两种情况初始化block时,生成的block为_NSConcreteGlobalBlock

  • 在生命全局变量的地方初始化Block;
  • 不捕获非静态局部变量。

代码如下:

/** 全局变量 */
int global_count = 10;
/** 静态全局变量 */
static int static_global_count = 10;

int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    /** 静态局部变量 */
    static int static_count = 10;
    
    void (^block)(void) = ^ {
        global_count = 11;
        static_global_count = 11;
        static_count = 11;
    };
    
    block();
    return 0;
}

我们打断点看一下,捕获捕获全局变量或者静态局部变量时,block为_NSConcreteGlobalBlock,断点截图如下:

捕获全局变量或者静态局部变量

总结来说,block实现的内容不依赖于执行时的状态(捕获的变量所在的内存),所以整个程序中只需要一个实例。此时将block存储在与全局变量相同的数据区域即可。

1.2 _NSConcreteStackBlock

_NSConcreteStackBlock为栈block,在ARC环境下,捕获局部变量、成员变量,且没有被强引用的block都是_NSConcreteStackBlock

1.2.1 捕获局部变量

OC代码如下:

int main(int argc, const char * argv[]) {

    /** 局部变量 */
    int count = 10;
    
    /** 
        执行 
        或者使用void (^__weak block)(void)来指向block
    */
    ^{
        NSLog(@"%d", count);
    }();
    
    // 打印Block对象
    NSLog(@"Block对象:%@", ^{
        NSLog(@"%d", count);
    });

    return 0;
}

控制台打印的信息如下:

Block对象:<__NSStackBlock__: 0x7ffeefbff568>

1.2.2 捕获成员变量

OC代码如下:

@interface ViewController ()

@property (nonatomic, assign) int count;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view.
    
    NSLog(@"Block对象:%@", ^{
        NSLog(@"%d", self.count);
    });
    ^{
        NSLog(@"%d", self.count);
    }();
}


@end

控制台打印的信息如下:

Block对象:<__NSStackBlock__: 0x7ffee554b838>

总结来说,block实现的内容依赖于执行时的状态,并且没有被强引用,且作用域仅为当前函数时,block为_NSConcreteStackBlock,保存在栈上。


1.3 _NSConcreteMallocBlock

_NSConcreteMallocBlock为堆block,为广域变量。在以下情况会被保存在堆上:

  • 作为函数的返回值;
  • Cocoa框架的方法且方法命中含有usingBlock等时(待证实);
  • Grand Central Dispatch的API(待证实);
  • Etc.

1.3.1 作为函数的返回值

当block作为函数的返回值时,ARC环境下自动将block拷贝,扩大作用域,OC代码如下:

/** 函数创建 */
typedef void (^block)(void);
block function(int num) {
    return ^{
        NSLog(@"%d", num);
    };
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    // 函数的返回值赋值
    void (^__weak block1)(void) = function(10);
    
    // 打印block1对象
    NSLog(@"block1对象:%@", block1);
    
    return 0;
}

控制台打印的结果如下:

block1对象:<__NSMallocBlock__: 0x103804d30>

总结一下:因为block在函数内作为局部变量,如果不进行拷贝的话,函数返回时block就销毁了,所以ARC下系统帮我们自动拷贝,MRC下直接编译报错,需要我们手动拷贝block。


系统对于block作为参数时自动进行拷贝暂时没有时间证实,之后我会补上这部分内容。抱歉。。。

1.3.2 三种block的拷贝效果

不多说,直接上表格:

Block的类 副本源的配置存储域 赋值效果
_NSConcreteGlobalBlock 数据区 什么也不做
_NSConcreteStackBlock 从栈拷贝到堆
_NSConcreteMallocBlock 引用计数增加

数据区中的_NSConcreteGlobalBlock执行拷贝操作什么也不做的原因是不需要,因为_NSConcreteGlobalBlock在进程结束后才销毁,已经是广域变量了。

1.4 总结

判断block是何种类型的变量分以下几种情况:

  • 1:如果没有捕获变量或者捕获静态/全局变量(变量存储在数据区)则为_NSConcreteGlobalBlock
  • 2:如果捕获局部变量(变量存储在栈或堆)并且未被强引用则为_NSConcreteStackBlock
  • 3:如果是_NSConcreteStackBlock并且被强引用则为_NSConcreteMallocBlock
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