小码哥iOS学习笔记第十天: __block和block内存管理一、block内部修改外部变量的值1、通过static修

一、block内部修改外部变量的值

1、通过static修饰的变量

static修饰的变量, 在block内可以修改变量的值

原因是因为, 在底层block捕获的是age的地址, 而不是age存储的数据

2、全局变量

全局变量可以直接在block中修改值

block不会捕获全局变量, 而是直接使用, 所以可以直接改值

3、__block修饰的auto变量

问: 为什么__block修饰的变量, 可以在block内修改值?

二、__block

__block可以解决block内部无法修改auto变量值的问题
__block不能修饰全局变量和静态变量(static), 只能修饰auto变量
查看上面代码在底层的结构

可以看到在main函数中, __block int age = 20在底层是红框中的代码, age被包装成了__Block_byref_age_0类型的结构体
查看block的结构, 可以看到block中捕获到的是__Block_byref_age_0类型的指针age, 如下图

__Block_byref_age_0中有五个成员变量, 这五个变量在main函数中创建age时传入参数
- void *__isa;: 0
- __Block_byref_age_0 *__forwarding;: age的地址(自身地址)
- int __flags;: 0
- int __size;: __Block_byref_age_0占用内存大小
- int age;: __block修饰的变量age的值

当block调用时,会通过age->__forwarding->age找到__Block_byref_age_0中的成员变量, 并修改值

这就是为什么__block会修改block内部auto变量的值

我们在`main`函数中使用的age, 究竟是被包装的`__Block_byref_age_0`还是`__Block_byref_age_0`里面的成员变量`age`?

通过查block底层的代码可以看到main函数中定义的变量age已经被包装成了一个__Block_byref_age_0对象, 而block在底层是__main_block_impl_0类型
所以我们可以通过类型转换来查看block

通过控制台打印age的地址

三、内存管理

1、基本数据类型的auto变量

当栈上block复制到堆上时, 会直接将捕获的基本数据类型变量复制到堆中

底层结构如下

2、对象类型的auto变量

当block复制到堆上时, 如果捕获的auto变量是对象类型, 那么就会有两种情况

__strong修饰的变量

底层结构如下

当变量被强引用修饰时, block复制到堆上的过程中会调用copy函数, copy函数内部会调用里面的_Block_object_assign函数, 对被捕获的对象变量进行强引用

当block从堆上移除时, 会调用block中的dispose函数,dispose函数内部会调用里面的_Block_object_dispose函数,将对被捕获对象变量的强引用断开

__weak修饰的变量

底层结构如下

当对象变量被__weak修饰时, block从栈中复制到堆中, 依然会调用copy函数, copy函数内部会调用里面的_Block_object_assign函数
只不过不会再对被__weak修饰的变量进行强引用

3、__block修饰的auto变量

底层结构如下

__block修饰的变量在底层会被包装成一个__Block_byref_age_0对象, block会捕获__Block_byref_age_0对象
当block从栈上复制到堆上时, 就会调用__main_block_desc_0中的copy函数, 对__Block_byref_age_0对象进行强引用
当block从堆上移除时, 就会调用__main_block_desc_0中的dispose函数, 断开对__Block_byref_age_0对象的强引用

总结:
block在栈上时, 并不会对__block变量产生强引用
当block被copy到堆时
1.会调用block内部的copy函数
2.copy函数内部会调用_Block_object_assign函数
3._Block_object_assign函数会对__block变量形成强引用

4、`block`的`forwarding指针`

在block执行时,会先通过block->age拿到age对象, 然后通过age->__forwarding->age对象拿到age变量

当block在栈上时, 通过__forwarding指针拿到的是栈中的__block结构体

当block在堆上时, 通过__forwarding指针拿到的是堆中的__block结构体

5、对象类型的auto变量、__block变量总结

当block在栈上时，对它们都不会产生强引用
当block拷贝到堆上时，都会通过copy函数来处理它们 __block变量（假设变量名叫做a） _Block_object_assign((void*)&dst->a, (void*)src->a, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);
对象类型的auto变量（假设变量名叫做p） _Block_object_assign((void*)&dst->p, (void*)src->p, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);
当block从堆上移除时，都会通过dispose函数来释放它们 __block变量（假设变量名叫做a） _Block_object_dispose((void*)src->a, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);
对象类型的auto变量（假设变量名叫做p） _Block_object_dispose((void*)src->p, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);

四、被__block修饰的对象类型

创建Person类, 添加age属性, 并重写dealloc方法

使用__block修饰Person类型的变量

查看底层结构如下

在main函数中, 可以找到创建__block对象的代码, 可以看到传入了两个函数地址__Block_byref_id_object_copy_131和__Block_byref_id_object_dispose_131

已知, block捕获__block变量时, 会使用强引用
而在__block修饰的变量会包装在__Block_byref_person_0中
所以, block的结构如下

block中包含struct __Block_byref_person_0 *person;, struct __Block_byref_person_0中包含person对象
在block成员变量__main_block_desc_0结构体中的copy和dispose是用来处理person到struct __Block_byref_person_0之间连线的

而__block对象中的copy和dispose, 是用来处理struct __Block_byref_person_0中__strong person到[[Person alloc] alloc]对象之间连线的

block对象在复制到堆中时, __Block_byref_person_0中的__Block_byref_id_object_copy函数指针调用, 最终调用下面的方法, 用来处理是否对person对象进行强引用

static void __Block_byref_id_object_copy_131(void *dst, void *src) {
    
 _Block_object_assign((char*)dst + 40, *(void * *) ((char*)src + 40), 131);
    
}

当block从堆中移除时, __Block_byref_person_0中的__Block_byref_id_object_dispose函数指针调用, 最终调用下面的方法, 用来断开对person对象的强引用

static void __Block_byref_id_object_dispose_131(void *src) {
    
 _Block_object_dispose(*(void * *) ((char*)src + 40), 131);
    
}

在ARC中, block复制到堆中时是否会对被包装的auto对象变量进行强引用, 也要看__block修饰的是__strong类型还是__weak类型

1、block修饰strong类型的对象类型变量

__block修饰__strong类型的对象类型变量, 会对对象类型变量进行强引用

2、block修饰weak类型的对象类型变量

__block修饰__weak类型的对象类型变量, 会对对象类型变量进行弱引用

3、MRC环境下, block修饰strong类型的对象类型变量

修改为MRC环境

可以发现, MRC下, __block修饰的__strong类型的对象类型变量, 在block复制到堆上时,不会进行retain处理
person离开作用域会被释放

总结:
当__block变量在栈上时，不会对指向的对象产生强引用

当__block变量被copy到堆时
会调用__block变量内部的copy函数
copy函数内部会调用_Block_object_assign函数
_Block_object_assign函数会根据所指向对象的修饰符（__strong、__weak、__unsafe_unretained）做出相应的操作，形成强引用（retain）或者弱引用（注意：这里仅限于ARC时会retain，MRC时不会retain）

如果__block变量从堆上移除
会调用__block变量内部的dispose函数
dispose函数内部会调用_Block_object_dispose函数
_Block_object_dispose函数会自动释放指向的对象（release）\

五、循环引用

新建命令行项目, 添加Person类, 添加block属性和age属性, 如下图

当person的block中使用了person对象本身, 那么就会形成循环引用, 代码如下

此时内存中的结构如下

当main函数执行完, 局部变量Person *person会被释放, 此时内存中会存留person和block, 这就造成了block的循环引用问题

想要解决这个问题, 只需要打断两条强引用中的一条即可, 而我们需要person的block属性存在, 所以只需要打断block对person的强引用

1、ARC下解决block循环引用问题

使用__weak和__unsafe_unretained都可以使block对person只进行弱引用
- __weak: 当person被释放时, block中的__weak person会指向nil
- __unsafe_unretained: 当person被释放时, block中的__unsafe_unretained person不会指向nil, 造成野指针
以__weak为例, 代码如下