关于block的语法,请使劲戳这里→fuckingblocksyntax.com

这篇文章只记录一下block的实现,和block使用的注意事项。

正文:

1.block的数据结构

首先,关于block的数据结构和runtime是开源的,可以在llvm项目看到,或者下载苹果的libclosure库的源码来看。苹果也提供了在线的代码查看方式,其中包含了很多示例和文档说明。

这两个地方的定义是相同的:

在objc中,根据对象的定义,凡是首地址是*isa的结构体指针,都可以认为是对象(id)。这样在objc中,block实际上就算是对象。

 

 

为了查看编译器具体的工作,这里可以用clang重写一段代码试试看:

上面这是一个很简单的block,捕获了两个变量:一个int,一个NSNumber。

用clang翻译成C++后变出了一大坨代码,看着别扭不贴上来了。为了方便理解,这里稍微简化和调整一下:

编译器会根据block捕获的变量,生成具体的结构体定义。block内部的代码将会提取出来,成为一个单独的C函数。创建block时,实际就是在方法中声明一个struct,并且初始化该struct的成员。而执行block时,就是调用那个单独的C函数,并把该struct指针传递过去。

block中包含了被引用的自由变量(由struct持有),也包含了控制成分的代码块(由函数指针持有),符合闭包(closure)的概念。

 

2.block的Copy

block中的isa指向的是该block的Class。在block runtime中,定义了6种类:

_NSConcreteStackBlock     栈上创建的block
_NSConcreteMallocBlock  堆上创建的block
_NSConcreteGlobalBlock   作为全局变量的block
_NSConcreteWeakBlockVariable
_NSConcreteAutoBlock
_NSConcreteFinalizingBlock

其中我们能接触到的主要是前3种,后三种用于GC不再讨论..

 

上面代码可以看到,当struct第一次被创建时,它是存在于该函数的栈帧上的,其Class是固定的_NSConcreteStackBlock。其捕获的变量是会赋值到结构体的成员上,所以当block初始化完成后,捕获到的变量不能更改。

当函数返回时,函数的栈帧被销毁,这个block的内存也会被清除。所以在函数结束后仍然需要这个block时,就必须用Block_copy()方法将它拷贝到堆上。这个方法的核心动作很简单:申请内存,将栈数据复制过去,将Class改一下,最后向捕获到的对象发送retain,增加block的引用计数。详细代码可以直接点这里查看。

 

3.__block类型的变量

默认block捕获到的变量,都是赋值给block的结构体的,相当于const不可改。为了让block能访问并修改外部变量,需要加上__block修饰词。

举个例子:

让clang重写一下:

哗~一下子变出来一坨东西。就因为加了个__block,原本的int值的位置变成了一个struct(struct __Block_byref)。这个struct的首地址为同样为*isa。

正是如此,这个值才能被block共享、并且不受栈帧生命周期的限制、在block被copy后,能够随着block复制到堆上。

 

4.使用注意事项

block对变量的捕获规则:

1.静态存储区的变量:例如全局变量、方法中的static变量
引用,可修改。

2.block接受的参数
传值,可修改,和一般函数的参数相同。

3.栈变量 (被捕获的上下文变量)
const,不可修改。 当block被copy后,block会对 id类型的变量产生强引用。
每次执行block时,捕获到的变量都是最初的值。

4.栈变量 (有__block前缀)
引用,可以修改。如果时id类型则不会被block retain,必须手动处理其内存管理。
如果该类型是C类型变量,block被copy到heap后,该值也会被挪动到heap

 

注意1.内存

Block_copy()和Block_release()必须一一匹配,否则会内存泄漏或crash。

__block这个修饰词会将原本的简单类型转化为较大的struct,这会给内存、调用带来额外的开销,使用时需要注意。

 

注意2.ARC

在开启ARC后,block的内存会比较微妙。ARC会自动处理block的内存,不用手动copy/release。
但是,和非ARC的情况有所不同:

block是对象,所以这个aBlock默认是有__strong修饰符的,即aBlock对该block有strong references。即aBlock在被赋值的那一刻,这个block会被copy。所以,ARC开启后,所能接触到的block基本都是在堆上的。。

上面这个例子,如果是非ARC时,block还在栈帧上,所以没问题。但开启ARC后,block会被先copy到堆上,然后再被释放,这里就会crash了。所以这时就必须手动调用Block_copy了。苹果建议尽量避免这种情况。

 

注意3.循环引用

当block被copy之后(如开启了ARC、或把block放入dispatch queue),该block对它捕获的对象产生strong references (非ARC下是retain),
所以有时需要避免block copy后产生的循环引用。

如果用self引用了block,block又捕获了self,这样就会有循环引用。
因此,需要用weak来声明self

如果捕获到的是当前对象的成员变量对象,同样也会造成对self的引用,同样也要避免。

为了避免循环引用,可以这样理解block:block就是一个对象,它捕获到的值就是这个对象的@property(strong)。这样在遇到问题时,就能迅速确定是否有循环引用了。Xcode5已经能自动发现这种问题了,不错~

PS:Pro Multithreading and Memory Management for iOS and OS X 这是一本好书,强烈推荐。
PSS:后来才发现原来这是本日文原版书,并且有中文版翻译。名字叫做"Objective-C高级编程:iOS与OS X多线程和内存管理"。名字差那么多啊!!唉。。买到中文版才发现之前看过。。