《Objective-C高级编程 iOS与OS X多线程与内存管理》13

2019-01-15

Blocks篇：4.Blocks的存储域（ARC下_NSConcreteBlock的陷阱）

在上一节中我们知道，在Block捕获不同种类的变量时，生成的Block对象的类型(isa指针)分为三种：

_NSConcreteStackBlock

_NSConcreteGlobalBlock

_NSConcreteMallocBlock

此三种类型的Block对象分别存储在栈区、全局（数据区）和堆区

我们知道，由于Block对象的函数体定义在Block实例化的生命周期外部，故其执行时早已不在原作用域内。况且，由于在函数中，定义的Block对象也是局部变量，超出作用域也会被自动回收。所以，要保证Block超出原作用域仍然可以存在的方式，就是将其转化为全局Block，或者复制到堆内存中，这样才可以保证其内存可控并正确执行Block的函数。在ARC环境下，LLVM在编译期已经可以在绝大多数情况下正确处理这种情况。通过测试，编码时定义的局部Block变量（即_NSConcreteStackBlock对象），在运行时可以得到如下结果：

捕获变量情况	运行期生成的Block对象
无	_NSConcreteGlobalBlock
全局或静态变量	_NSConcreteGlobalBlock
普通局部变量	_NSConcreteMallocBlock

但是，发现在一种情况下，ARC不会自动处理，需要我们对Block对象进行手动转换。

1.ARC下的Blocks陷阱

先看代码：

// main.m
typedef void(^VoidBlock)(void);
/** 返回包含Block对象的集合的函数 */
NSArray *getBlocksArray () {
    int myVal = 2;
    // 内部的Block对象均为__NSConcreteStackBlock对象
    return [[NSArray alloc] initWithObjects:
            ^{NSLog(@"block1~%d", myVal);},
            ^{NSLog(@"block2~%d", myVal);},
            nil
            ];
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // 获取该数组
        NSArray *blocksArray = getBlocksArray();
        // 取出Block对象
        VoidBlock voidBlock = blocksArray[0];
        // 执行
        voidBlock();
    }
    return 0;
}

执行情况，我们可以直接得到个漂亮的“EXC_BAD_ACCESS”。

Block在集合中的坑

在图中已经看出，这种情况下，编译器并没有将捕获有变量的Block拷贝至堆中。故在准备执行时，Block对象已经被释放（第一个被转成__NSConcreteMallocBlock的原因是由于NSArray的init方法会自动保留对象，进而发生了Block的copy操作）。当执行完毕后，由于数组对象的释放，在对其内部元素依次释放时访问了野指针，导致崩溃。

所以，在集合中使用Block对象时，为了保证其安全性，我们可以有两种方式：

手动将Block复制到堆中：

NSArray *getBlocksArray () {
    int myVal = 2;
    return [[NSArray alloc] initWithObjects:
            [^{NSLog(@"block1~%d", myVal);} copy],
            [^{NSLog(@"block2~%d", myVal);} copy],
            nil
            ];
}

由于Block是OC对象，故对其发送copy消息可以直接将其转换为__NSConcreteMallocBlock对象。

在初始化Block时，利用ARC的特性，对Block进行显式声明，以获取“strong”修饰的Block，自动生成NSConcreteMallocBlock对象：

NSArray *getBlocksArray () {
    int myVal = 2;
    
    // 生成了强引用Block变量，自动分配到了堆内存中
    VoidBlock block1 = ^{NSLog(@"block1~%d", myVal);};
    VoidBlock block2 = ^{NSLog(@"block2~%d", myVal);};
    return [[NSArray alloc] initWithObjects:
            block1,
            block2,
            nil
            ];
}

注意：例外情况

在系统带有Block参数的API中（如GCD或是Animation相关等等），无需手动对Block进行复制（其内部实现已经包含了复制操作）。

2.Blocks的保留操作

2.1 Blocks的保留解析

我们知道，在生成__strong修饰的Block对象时，其实隐含的对生成的对象进行了retain操作。此操作实际为：

VoidBlock blockObj = ...;
// 对Block进行保留操作
objc_retainBlock(blockObj);
...

在NSObject.mm中，我们找到了此方法的实现：

// NSObject.mm
id objc_retainBlock(id x) {
    return (id)_Block_copy(x);
}

因此，对Block进行retain其实也就是进行了copy操作，进而在堆上生成了Block。

2.2 Blocks的copy操作

现在，我们知道了对栈中的Block进行复制或保留操作，会在堆内存上生成对应的Block对象。但对于其他两者呢？

copy对应Block	效果
_NSConcreteGlobalBlock	无作用
_NSConcreteMallocBlock	引用计数 + 1

对于堆内存中的Block对象，其实是遵循了引用计数的内存管理方式。因此，在使用Block对象时，也要注意引用循环问题。