栈块、堆块、全局块

作者: Little_Mango | 来源:发表于2017-03-03 16:02 被阅读330次

    编译器版本为Clang5,主要技术是ARC,参考来自Objective-C Automatic Reference Counting (ARC)

    block根据分配的内存位置分为栈块,堆块,全局块。

    一个block在创建的时候,就可以确定其类型,判断一个block是那种类型其实很简单,规则如下(MRC和ARC都适用):

    1.如果一个block中引用了全局变量,或者没有引用任何外部变量(属性、实例变量、局部变量),那么该block为全局块。
    2.其它引用情况(局部变量,实例变量,属性)为栈块。
    

    上面的规则中并不存在堆块的判断,因为以上规则的前提条件是:block在创建的时候,不是创建完之后赋值给变量,代码如下:

    @interface MGBlockExample()
    //属性
    @property(nonatomic,assign)int a;
    
    @end
    @implementation MGBlockExample{
        int _b; //实例变量
    }
    //全局变量
    int c = 3;
    
    - (void)test{
        
        /*****      全局块        *****/
        
        //引用全局变量
        NSLog(@"aBlock:%@", ^{ NSLog(@"c:%d",c); }); //aBlock:__NSGlobalBlock__
        
        //没有引用变量
        NSLog(@"bBlock:%@", ^{ NSLog(@""); }); //bBlock:__NSGlobalBlock__
        
        
        /*****       栈块        *****/
        
        int d = 4;
        //不给赋值,但引用了局部变量
        NSLog(@"cBlock:%@",^void{ NSLog(@"d:%d",d); }); //cBlock:__NSStackBlock__
        //不给赋值,但引用了实例变量
        NSLog(@"dBlock:%@",^void{ NSLog(@"_b:%d",_b); }); //dBlock:__NSStackBlock__
        //不给赋值,但引用了属性
        NSLog(@"eBlock:%@",^void{ NSLog(@"self.a:%d",self.a); }); //eBlock:__NSStackBlock__
    }
    @end
    

    全局块和栈块已经有规则可以判断,并且适用于MRC和ARC,规则的前提条件是block创建的时候。那么在将创建完的块之后赋值给变量会出现什么情况呢?看下面代码:

    - (void)test1{
        //局部变量
        void (^fBlock)() = ^(){
            NSLog(@"d:%d",d);
        };
        
        //实例变量
        void (^gBlock)() = ^(){
            NSLog(@"_b:%d",_b);
        };
        
        //属性
        void (^hBlock)() = ^(){
            NSLog(@"self.a:%d",self.a);
        };
        NSLog(@"fBlock:%@", fBlock); 
        NSLog(@"gBlock:%@", gBlock); 
        NSLog(@"hBlock:%@", hBlock); 
        //MRC:上面操作输出//XBlock:__NSStackBlock__
        //ARC:上面操作输出//XBlock: __NSMallocBlock__
    }
    

    从上面代码可以看到在MRC环境中,block引用局部变量、实例变量、属性的的结果依然是生成栈块。而在ARC环境中,生成的是堆块。原因如下:

    block是retainable object pointer类型。

    在ARC环境中,ARC会对retainable type进行内存管理:

    If an object is declared with retainable object owner type, but without an explicit ownership qualifier, its type is implicitly adjusted to have __strong qualification.
    如果一个被定义对象是retainable object owner类型,并且没有明确指定内存管理策略,那么编译器会默认为其添加__strong修饰词。

    所以上面的fBlock在ARC环境中是这样的:

    __strong void (^fBlock)() = ^(){
            NSLog(@"d:%d",d);
        };
    

    然后document又说:

    With the exception of retains done as part of initializing a __strong parameter variable or reading a __weak variable, whenever these semantics call for retaining a value of block-pointer type, it has the effect of a Block_copy. The optimizer may remove such copies when it sees that the result is used only as an argument to a call.
    对于block来说,不管是在创建对象的时候strong修饰还是在读取weak修饰的变量,其效果和用Block_copy修饰是一样的。当编译器觉得可以优化的时候就不会执行Block_copy函数,例如一个block初始化完之后就被当做一个参数使用了(例如cBlock、dBlock、eBlock)

    所以上面fBlock的代码转成MRC是类似这样的:

    void (^fBlock)() = [^(){
            NSLog(@"d:%d",d);
        } copy];
    

    给block对象的-copy方法发送消息,会将该对象拷贝一份放入堆中,所以这个时候块从栈块变成堆块。


    补充一下block的内存管理

    不管是对block进行retiancopyrelease,block的引用计数都不会增加,始终为1。

    NSGlobalBlock:使用retaincopyrelease都无效,block依旧存在全局区,且没有释放, 使用copyretian只是返回block的指针。

    NSStackBlock:使用retainrelease操作无效;栈区block会在方法返回后将block空间回收; 使用copy将栈区block复制到堆区,可以长久保留block的空间,以供后面的程序使用。

    NSMallocBlock:支持retianrelease,虽然block的引用计数始终为1,但内存中还是会对引用进行管理,使用retain引用+1, release引用-1; 对于NSMallocBlock使用copy之后不会产生新的block,只是增加了一次引用,类似于使用retian

    总结起来是这样的:

    1.在创建block的时候(MRC和ARC通用):

    1.1. 如果一个block中引用了全局变量,或者没有引用任何外部变量(属性、实例变量、局部变量),那么该block为全局块。
    1.2. 其它引用情况(局部变量,实例变量,属性)为栈块。
    

    2.在将block对象赋值给其它对象^(oBlock)()的时候(ARC):

    2.1. 如果block是栈块,那么oBlock变成堆块(因为Clang编译器帮我们往block发送了copy消息)。
    2.2. 如果block是全局块,那么oBlock也是全局块,如果block是堆块,那么oBlock也是堆块。
    

    3.在将block对象赋值给其它对象^(oBlock)()的时候(MRC):

    3.1. block是什么,oBlock便是什么。
    

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      网友评论

      • zhouyangyng:如果引用了属性、成员变量,weak类型的block,不会复制到堆区,还是__NSStackBlock__
        Little_Mango:@Little_Mango 更正一下成立条件,再加一个
        3. ARC 环境下把创建完毕的 block 直接当做方法参数进行传递,这种情况下 编译器 会进行优化,不会发送 copy 消息,从而依旧是栈块or全局块。
        理由如下,引用自官方文档,具体链接文中有贴:
        The optimizer may remove such copies when it sees that the result is used only as an argument to a call.
        Little_Mango:这句话的成立条件是
        1. block 创建的时候,如文章总结的1.2
        2. MRC 环境下的block 赋值,如文章总结的3.1

        不成立的条件是
        ARC 环境下对 block 进行赋值(引用)操作,因为 ARC 环境下给一个block 赋值的时候会发送 copy 消息,copy操作会将栈区block复制到堆区,所以在这种情况下block 会被复制到堆。
        具体可以看文中给出的官方文档链接,或者创建一个 ARC 项目,测试一下即可。
      • Tamp_:看了你给别人的评论然后来看的你的博客,说得有些道理,但是你举第一个例子的时候,你说 全局块和栈块已经有规则可以判断,并且适用于MRC和ARC,规则的前提条件是block创建的时候。但是你的aBlock和bBlock不也赋值了的吗
        Tamp_:@Little_Mango 嗯嗯,小错误还有一些,你可以再看看
        Little_Mango:@Mr不怎么right 确实是举例有误,谢谢指出,我明天改一下。在结论2中已经有说明把一个全局块赋值给对象之后依然是全局块,那么我就直接把aBlock和bBlock变量删除,直接在NSLog中打印创建的block:smile:

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