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Block筆記（4）—— Block的類型

Block系列文章—————————————

Block筆記（1）—— 基本認識

Block筆記（2）—— 底層結構

Block筆記（3）—— 基礎類型的變量捕獲

Block筆記（4）—— Block的類型

Block筆記（5）—— 對象類型的auto變量捕獲

Block筆記（6）—— __block的深入分析

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前面的章節裡面，我們了解到Block也是一個OC對象，因為它的底層結構中也有

isa

指針。例如下面這個

block

：

#import <Foundation/Foundation.h>
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        
        //Block的定義
        void (^block)(void) = ^(){
            NSLog(@"Hello World");
        };
        
        NSLog(@"%@", [block class]);
        NSLog(@"%@", [block superclass]);
        NSLog(@"%@", [[block superclass] superclass]);
        NSLog(@"%@", [[[block superclass] superclass] superclass]);
    }
    return 0;
}
*********************** 運作結果 **************************
2019-06-05 14:44:53.179548+0800 Interview03-block[16670:1570945] __NSGlobalBlock__
2019-06-05 14:44:53.179745+0800 Interview03-block[16670:1570945] __NSGlobalBlock
2019-06-05 14:44:53.179757+0800 Interview03-block[16670:1570945] NSBlock
2019-06-05 14:44:53.179767+0800 Interview03-block[16670:1570945] NSObject
Program ended with exit code: 0

上面的代碼中，我們通過

[xxx class]

和

[xxx supperclass]

方法，列印出

block

的類型以及父類的類型，可以看繼承關系是這樣的

__NSGlobalBlock__

->

__NSGlobalBlock

->

NSBlock

->

NSObject

這也可以很好地證明block是一個對象，因為它的基類就是

NSObject

。而且我們也就知道了，block中的

isa

成員變量肯定是從

NSObject

繼承而來的。

它的編譯後形式如下

Block筆記（4）—— Block的類型

圖中的資訊表明，該block的

isa

指向的class為

_NSConcreteStackBlock

。

奇怪，難道這裡

isa

指向的

class

不應該和程式運作時列印出來的

class

一緻嗎？

這裡補充一個細節：目前來說，LLVM編譯器生成的中間檔案不再是C++ 形式了，而我們在指令行裡面，實際上是通過clang生成的C++ 檔案，在文法細節上這兩者是有差别的，但是大部分的邏輯和原理還是相近的，是以通過clang生成的C++ 中間代碼，僅供我們作為參考，最終還是必須以運作時的結果為準，因為Runtime還是會在程式運作的時候，對之前編譯過後的中間碼進行一定的處理和調整的。

Block的類型

Block有3種類型

Block筆記（4）—— Block的類型

下面我們來一一解析，首先我們在回顧一下程式的記憶體布局

  • 代碼段 占用空間很小，一般存放在記憶體的低位址空間，我們平時編寫的所有代碼，就是放在這個區域
  • 資料段 用來存放全局變量
  • 堆區 是動态配置設定記憶體的，用來存放我們代碼中通過

    alloc

     生成的對象，動态配置設定記憶體的特點是需要程式員申請記憶體和管理記憶體。例如OC中

    alloc

     生成的對象需要調用

    releas

     方法釋放【MRC下】，C中通過

    malloc

     生成的對象必須要通過

    free()

     去釋放。
  • 棧區 系統自動配置設定和銷毀記憶體，用于存放函數内生成的局部變量

下面借助一個經典的圖例，來看一看不同類型的block到底存儲在哪裡！

Block筆記（4）—— Block的類型
(1) NSGlobalBlock(也就是_NSConcreteGlobalBlock)
如果一個block内部沒有使用/通路自動變量(auto變量)，那麼它的類型即為

__NSGlobalBlock__

 ，它會被存儲在應用程式的 資料段

我們用代碼來驗證一下

Block筆記（4）—— Block的類型
Block筆記（4）—— Block的類型
Block筆記（4）—— Block的類型

以上三個圖，展示了 除了

auto

變量外的其他幾種變量被

block

通路的情況，列印的結果都是如下

2019-06-05 16:38:31.885797+0800 Interview03-block[17590:1712446] __NSGlobalBlock__
Program ended with exit code: 0

結果顯示block的類型都是

__NSGlobalBlock__

。其實這種類型的block沒有太多的應用場景，是以出鏡率的很少，這裡僅作了解就行。

(2) NSStaticBlock(也就是_NSConcreteStaticBlock)
如果一個block有使用/通路 自動變量(auto變量) ，那麼它的類型即為

__NSStaticBlock__

 ，它會被存儲在應用程式的 棧區

我們繼續驗證一波，之前代碼調整如下

Block筆記（4）—— Block的類型

列印結果如下

2019-06-05 16:45:25.990687+0800 Interview03-block[17648:1721701] __NSMallocBlock__
Program ended with exit code: 0

咦？怎麼這裡的結果是

__NSMallocBlock__

？不應該是

__NSStaticBlock__

嗎？原因在于目前處于ARC環境下，ARC機制已經為我們做過了一些處理，為了看清本質，我們先關掉ARC

Block筆記（4）—— Block的類型

再跑一邊代碼，輸出結果如下

2019-06-05 16:52:08.500787+0800 Interview03-block[17712:1730384] __NSStackBlock__
Program ended with exit code: 0

好，我們看到，再沒有ARC的幫助下，這裡的block類型确實是

__NSStackBlock__

。

其實我們在很多場景下，都會用到這種類型的block，因為很多情況下，我們都會在block 中用到環境變量，而大部分的環境變量都可能是auto變量，思考一下，如果我們不做任何處理，會碰到什麼麻煩嗎？（?提醒：結合棧區内容的生命周期）

我們再将生面的代碼調整如下

#import <Foundation/Foundation.h>

void (^block)(void);//全局變量block

void test(){
    int a = 10;
    
    block =     ^(){
                    NSLog(@"a的值為---%d",a);
                };
    
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        test();
        block();
    }
    return 0;
}

根據以上的代碼，你的預期列印結果是多少呢，a的值10能被正确列印出來嗎？看運作結果

2019-06-05 17:04:25.915160+0800 Interview03-block[17820:1746272] a的值為----272632584
Program ended with exit code: 0

瞧，

a

現在的值為

272632584

,很顯然，這樣的值用在我們的程式裡面，肯定就破壞了我們原有的設計思路了。

那麼就來分析一下：

  • 代碼中，

    block

     是一個定義在函數外的全局變量
  • 在函數

    test()

     内，代碼

    ^(){ NSLog(@"a的值為---%d",a); };

     首先會為我們生成一個

    __NSStaticBlock__

     類型的Block，它存儲與目前函數

    test()

     的棧空間内，然後它的指針被指派給了全局變量

    block

     。
  • 在

    main

     函數中，首先調用函數

    test()

     ，全局變量

    block

     就指向了

    test()

     函數棧上的這個

    __NSStaticBlock__

     類型的Block，然後

    test()

     調用結束，棧空間回收
  • 然後

    block

     被調用，問題就出在這裡，此時，

    test()

     的棧空間都被系統回收去做其他事情了，也就是說上面的那個

    __NSStaticBlock__

     類型的Block的記憶體也被回收了。雖然通過

    對象block

     （或者說

    block指針

     ）,最終還可通路原來變量

    a

     的所指向的那塊記憶體，但是這裡面寸的值就無法保證是我們所需要的

    10

     了，是以可以看到列印結果是一個無法預期的數字。
❓❓那麼該怎麼解決這個問題呢？很自然的，我們就會想到，需要将那個

__NSStaticBlock__

 類型的Block轉移到堆區上面去，這樣它不會随着函數棧區的回收而被銷毀，而可以由程式員在使用完它之後再去銷毀它。
(3) NSMallocBlock(也就是_NSConcreteMallocBlock)
對

__NSStaticBlock__

 調用

copy

 方法，就可以轉變成

__NSMallocBlock__

 ，它會被存儲在堆區上

把上面的代碼調整如下

#import <Foundation/Foundation.h>

void (^block)(void);//全局變量block

void test(){
    int a = 10;
    
    block =     [^(){ NSLog(@"a的值為---%d",a); } copy];
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        
        test();
        block();
        NSLog(@"block的類型為%@",[block class]);
    }
    return 0;
}

在給

block

指派前，先進行

copy

操作，得到如下列印結果

2019-06-05 17:44:16.940492+0800 Interview03-block[18166:1799723] a的值為---10
2019-06-05 17:44:16.940752+0800 Interview03-block[18166:1799723] block的類型為__NSMallocBlock__
Program ended with exit code: 0

可以看到， 變量

a

的列印值還是

10

，并且

block

所指向的也确實是一個

__NSMallocBlock__

。正是由于

copy

之後，

[^(){ NSLog(@"a的值為---%d",a); } copy];

所傳回的Block是存放在堆上的，是以裡面

a

的值仍是被捕獲時後的值

10

，是以列印結果不受影響。

你或許會好奇，如果對

__NSGlobalBlock__

 調用

copy

 方法呢？這裡就直接告訴你，結果仍然是一個

__NSGlobalBlock__

 ，有興趣可以自行代碼走一波，這裡不再贅述。
總結
Block筆記（4）—— Block的類型

對每一種類型的block調用copy後的結果如下

Block筆記（4）—— Block的類型

ARC環境下Block的copy問題

上面的篇幅，我們都是基于MRC環境下，對block在記憶體中的存儲情況進行讨論。由于我們在平時代碼中生成的block都是在函數内建立的，也就是都是

__NSStaticBlock__

類型的，而通常我們需要将其儲存下來，在将來的某個時候調用，但是那個時間點上往往該block所在的函數棧已經不存在了，是以在MRC環境下，我們需要通過對其調用

copy

方法，将

__NSStaticBlock__

的内容複制到堆區記憶體上，使之成為一個

__NSMallocBlock__

，這樣才不影響後續的使用，同時，作為使用者，需要確定在使用完block之後而不在需要它的時候，對其調用

release

方法将其釋放掉，這樣才能避免産生記憶體洩漏問題。

ARC的出現，為我們開發者做了很多繁瑣而細緻的工作，是我們不用再記憶體管理方面耗費太多精力，其中，就包括了對block的

copy

處理。舉個例子，我們對上一份代碼微調一下，把

copy

操作去掉，如下

#import <Foundation/Foundation.h>

void (^block)(void);//全局變量block

void test(){
    int a = 10;
    
    block =     ^(){ NSLog(@"a的值為---%d",a);   };
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        
        test();
        block();
        NSLog(@"block的類型為%@",[block class]);
    }
    return 0;
}

将ARC開關打開，運作程式我們得到如下結果

2019-06-05 20:29:31.503282+0800 Interview03-block[19472:1922021] ************10
2019-06-05 20:29:31.503652+0800 Interview03-block[19472:1922021] block的類型為__NSMallocBlock__
Program ended with exit code: 0

可以看到，這跟我們在MRC下手動将

block

進行

copy

之後的結果一樣，說明ARC其實替我們做了相應的

copy

操作。

在ARC環境下，編譯器會根據情況自動将棧上的block複制到堆上，例如以下的情況
  • block作為函數參數傳回的時候
  • 将block複制給

    __strong

     指針的時候
  • block作為Cocoa API中方法名裡面含有

    usingBlock

     的方法參數時
  • block作為GCD API的方法參數的時候
小細節–Block屬性的書寫方法
  • MRC下Block 屬性的書寫建議

@property (nonatomic, copy) void(^block)(void);
  • ARC下Block 屬性的書寫建議

@property (nonatomic, copy) void(^block)(void);

 //推薦

@property (nonatomic, strong) void(^block)(void);

 ARC下關鍵字

copy

 和

strong

 對

block屬性

 的作用是一樣的，因為

__strong

 指針指向

bloc

 k的時候，ARC會自動對

block

 進行copy操作，但是為了保持代碼的一緻性，建議還是使用

copy

 關鍵字來修飾。
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Block筆記（2）—— 底層結構

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