本系列博文总结自《Pro Multithreading and Memory Management for iOS and OS X with ARC》
在上一篇文章中，我们讲了很多关于 block 和基础变量的内存管理，接着我们聊聊 block 和对象的内存管理，如 block 经常会碰到的循环引用问题等等。
获取对象
照例先来段代码轻松下，瞧瞧 block 是怎么获取外部对象的
/********************** capturing objects **********************/
typedefvoid(^blk_t)(id obj);
blk_tblk;
-(void)viewDidLoad
{
[selfcaptureObject];
blk([[NSObjectalloc]init]);
blk([[NSObjectalloc]init]);
blk([[NSObjectalloc]init]);
}
-(void)captureObject
{
id array=[[NSMutableArrayalloc]init];
blk=[^(id obj){
[array addObject:obj];
NSLog(@"array count = %ld",[array count]);
}copy];
}
翻译后的关键代码摘录如下
/* a struct for the Block and some functions */
struct__main_block_impl_0
{
struct__block_impl impl;
struct__main_block_desc_0*Desc;
id __strong array;
__main_block_impl_0(void*fp,struct__main_block_desc_0*desc,id __strong _array,intflags=0):array(_array)
{
impl.isa=&_NSConcreteStackBlock;
impl.Flags=flags;
impl.FuncPtr=fp;
Desc=desc;
}
};
staticvoid__main_block_func_0(struct__main_block_impl_0*__cself,id obj)
{
id __strong array=__cself->array;
[array addObject:obj];
NSLog(@"array count = %ld",[array count]);
}
staticvoid__main_block_copy_0(struct__main_block_impl_0*dst,__main_block_impl_0*src)
{
_Block_object_assign(&dst->array,src->array,BLOCK_FIELD_IS_OBJECT);
}
staticvoid__main_block_dispose_0(struct__main_block_impl_0*src)
{
_Block_object_dispose(src->array,BLOCK_FIELD_IS_OBJECT);
}
structstaticstruct__main_block_desc_0
{
unsignedlongreserved;
unsignedlongBlock_size;
void(*copy)(struct__main_block_impl_0*,struct__main_block_impl_0*);
void(*dispose)(struct__main_block_impl_0*);
}__main_block_desc_0_DATA={0,
sizeof(struct__main_block_impl_0),
__main_block_copy_0,
__main_block_dispose_0
};
/* Block literal and executing the Block */
blk_tblk;
{
id __strong array=[[NSMutableArrayalloc]init];
blk=&__main_block_impl_0(__main_block_func_0,
&__main_block_desc_0_DATA,
array,
0x22000000);
blk=[blk copy];
}
(*blk->impl.FuncPtr)(blk,[[NSObjectalloc]init]);
(*blk->impl.FuncPtr)(blk,[[NSObjectalloc]init]);
(*blk->impl.FuncPtr)(blk,[[NSObjectalloc]init]);
在本例中，当变量变量作用域结束时，array被废弃，强引用失效，NSMutableArray类的实例对象会被释放并废弃。在这危难关头，block 及时调用了copy方法，在_Block_object_assign中，将array赋值给 block 成员变量并持有。所以上面代码可以正常运行，打印出来的array count依次递增。
总结代码可正常运行的原因关键就在于 block 通过调用copy方法，持有了 __strong 修饰的外部变量，使得外部对象在超出其作用域后得以继续存活，代码正常执行。
在以下情形中， block 会从栈拷贝到堆：
当 block 调用copy方法时，如果 block 在栈上，会被拷贝到堆上；
当 block 作为函数返回值返回时，编译器自动将 block 作为_Block_copy函数，效果等同于 block 直接调用copy方法；
当 block 被赋值给 __strong id 类型的对象或 block 的成员变量时，编译器自动将 block 作为_Block_copy函数，效果等同于 block 直接调用copy方法；
当 block 作为参数被传入方法名带有usingBlock的 Cocoa Framework 方法或 GCD 的 API 时。这些方法会在内部对传递进来的 block 调用copy或_Block_copy进行拷贝;
其实后三种情况在上篇文章block的自动拷贝已经做过说明
除此之外，都需要手动调用。
延伸阅读：Objective-C 结构体中的 __strong 成员变量
注意到__main_block_impl_0结构体有什么异常没？在 C 结构体中出现了__strong关键字修饰的变量。
通常情况下， Objective-C 的编译器因为无法检测 C 结构体初始化和释放的时间，不能进行有效的内存管理，所以 Objective-C 的 C 结构体成员是不能用__strong、__weak等等这类关键字修饰。然而 runtime 库是可以在运行时检测到 block 的内存变化，如 block 何时从栈拷贝到堆，何时从堆上释放等等，所以就会出现上述结构体成员变量用__strong修饰的情况。
__block 变量和对象
__block 说明符可以修饰任何类型的自动变量。下面让我们再看个小例子，啊，愉快的代码时间又到啦。
/******* block 修饰对象 *******/
__block id obj=[[NSObjectalloc]init];
ARC 下，对象所有权修饰符默认为__strong，即
__block id __strong obj=[[NSObjectalloc]init];
/******* block 修饰对象转换后的代码 *******/
/* struct for __block variable */
struct__Block_byref_obj_0
{
void*__isa;
__Block_byref_obj_0*__forwarding;
int__flags;
int__size;
void(*__Block_byref_id_object_copy)(void*,void*);
void(*__Block_byref_id_object_dispose)(void*);
__strong id obj;
};
staticvoid__Block_byref_id_object_copy_131(void*dst,void*src)
{
_Block_object_assign((char*)dst+40,*(void**)((char*)src+40),131);
}
staticvoid__Block_byref_id_object_dispose_131(void*src)
{
_Block_object_dispose(*(void**)((char*)src+40),131);
}
/* __block variable declaration */
__Block_byref_obj_0 obj={0,
&obj,
0x2000000,
sizeof(__Block_byref_obj_0),
__Block_byref_id_object_copy_131,
__Block_byref_id_object_dispose_131,
[[NSObjectalloc]init]
};
__block id __strong obj的作用和id __strong obj的作用十分类似。当__block id __strong obj从栈上拷贝到堆上时，_Block_object_assign被调用，block 持有obj；当__block id __strong obj从堆上被废弃时，_Block_object_dispose被调用用以释放此对象，block 引用消失。
所以，只要是堆上的__strong修饰符修饰的__block对象类型的变量，和 block 内获取到的__strong修饰符修饰的对象类型的变量，编译器都能对它们的内存进行适当的管理。
如果上面的__strong换成__weak，结果会怎样呢？
/********************** capturing __weak objects **********************/
typedefvoid(^blk_t)(id obj);
blk_tblk;
-(void)viewDidLoad
{
[selfcaptureObject];
blk([[NSObjectalloc]init]);
blk([[NSObjectalloc]init]);
blk([[NSObjectalloc]init]);
}
-(void)captureObject
{
id array=[[NSMutableArrayalloc]init];
id __weak array2=array;
blk=[^(id obj){
[array2 addObject:obj];
NSLog(@"array2 count = %ld",[array2 count]);
}copy];
}
结果是：
array2 count=0
array2 count=0
array2 count=0
原因很简单，array2是弱引用，当变量作用域结束，array所指向的对象内存被释放，array2指向 nil，向 nil 对象发送count消息就返回结果 0 了。
如果__weak再改成__unsafe_unretained呢？__unsafe_unretained修饰的对象变量指针就相当于一个普通指针。使用这个修饰符有点需要注意的地方是，当指针所指向的对象内存被释放时，指针变量不会被置为 nil。所以当使用这个修饰符时，一定要注意不要通过悬挂指针（指向被废弃内存的指针）来访问已经被废弃的对象内存，否则程序就会崩溃。
如果__unsafe_unretained再改成__autoreleasing会怎样呢？会报错，编译器并不允许你这么干！如果你这么写
__block id __autoreleasing obj=[[NSObjectalloc]init];
编译器就会报下面的错误，意思就是__block和__autoreleasing不能同时使用。
error: __block variables cannot have __autoreleasing ownership __block id __autoreleasing obj = [[NSObject alloc] init];
循环引用
千辛万苦，重头戏终于来了。block 如果使用不小心，就容易出现循环引用，导致内存泄露。到底哪里泄露了呢？通过前面的学习，各位童鞋应该有个底了，下面就让我们一起进入这泄露地区瞧瞧，哪儿出了问题！
愉快的代码时间到
// ARC enabled
/************** MyObject Class **************/
typedefvoid(^blk_t)(void);
@interfaceMyObject:NSObject
{
blk_tblk_;
}
@end
@implementationMyObject
-(id)init
{
self=[superinit];
blk_=^{NSLog(@"self = %@",self);};
returnself;
}
-(void)dealloc
{
NSLog(@"dealloc");
}
@end
/************** main function **************/
intmain()
{
id myObject=[[MyObjectalloc]init];
NSLog(@"%@",myObject);
return0;
}
由于self是__strong修饰，在 ARC 下，当编译器自动将代码中的 block 从栈拷贝到堆时，block 会强引用和持有self，而self恰好也强引用和持有了 block，就造成了传说中的循环引用。
由于循环引用的存在，造成在main()函数结束时，内存仍然无法释放，即内存泄露。编译器也会给出警告信息
warning: capturing 'self' strongly in this block is likely to lead to a retain cycle [-Warc-retain-cycles]
blk_ = ^{NSLog(@"self = %@", self);};
note: Block will be retained by an object strongly retained by the captured object
blk_ = ^{NSLog(@"self = %@", self);};
为了避免这种情况发生，可以在变量声明时用__weak修饰符修饰变量self，让 block 不强引用self，从而破除循环。iOS4 和 Snow Leopard 由于对 weak 的支持不够完全，可以用__unsafe_unretained代替。
-(id)init
{
self=[superinit];
id __weak tmp=self;
blk_=^{NSLog(@"self = %@",tmp);};
returnself;
}
再看一个例子
@interfaceMyObject:NSObject
{
blk_tblk_;
id obj_;
}
@end
@implementationMyObject
-(id)init
{
self=[superinit];
blk_=^{NSLog(@"obj_ = %@",obj_);};
returnself;
}
...
...
@end
上面的例子中，虽然没有直接使用 self，却也存在循环引用的问题。因为对于编译器来说，obj_就相当于self->obj_，所以上面的代码就会变成
blk_=^{NSLog(@"obj_ = %@",self->obj_);};
所以这个例子只要用__weak，在init方法里面加一行即可
id __weak obj=obj_;
破解循环引用还有一招，使用 __block 修饰对象，在 block 内将对象置为 nil 即可，如下
typedefvoid(^blk_t)(void);
@interfaceMyObject:NSObject
{
blk_tblk_;
}
@end
@implementationMyObject
-(id)init
{
self=[superinit];
__block id tmp=self;
blk_=^{
NSLog(@"self = %@",tmp);
tmp=nil;
};
returnself;
}
-(void)execBlock
{
blk_();
}
-(void)dealloc
{
NSLog(@"dealloc");
}
@end
intmain()
{
idobject=[[MyObjectalloc]init];
[objectexecBlock];
return0;
}
这个例子挺有意思的，如果执行execBlock方法，就没有循环引用，如果不执行就有循环引用，挺值得玩味的。一方面，使用 __block 挺危险的，万一代码中不执行 block ，就造成了循环引用，而且编译器还没法检查出来；另一方面，使用 __block 可以让我们通过 __block 变量去控制对象的生命周期，而且有可能在一些非常老旧的 MRC 代码中，由于不支持 __weak，我们可以使用此方法来代替 __unsafe_unretained，从而避免悬挂指针的问题。
还有个值得一提的时，在 MRC 下，使用 __block 说明符也可以避免循环引用。因为当 block 从栈拷贝到堆时，__block 对象类型的变量不会被 retain，没有 __block 说明符的对象类型的变量则会被 retian。正是由于 __block 在 ARC 和 MRC 下的巨大差异，我们在写代码时一定要区分清楚到底是 ARC 还是 MRC。
尽管 ARC 已经如此普及，我们可能已经可以不用去管 MRC 的东西，但要有点一定要明白，ARC 和 MRC 都是基于引用计数的内存管理，其本质上是一个东西，只不过 ARC 在编译期自动化的做了内存引用计数的管理，使得系统可以在适当的时候保留内存，适当的时候释放内存。
循环引用到此为止，东西并不多。如果明白了之前的知识点，就会了解循环引用不过是前面知识点的自然延伸点罢了。
Copy 和 Release
在 ARC 下，有时需要手动拷贝和释放 block。在 MRC 下更是如此，可以直接用copy和release来拷贝和释放
void(^blk_on_heap)(void)=[blk_on_stack copy];
[blk_on_heap release];
拷贝到堆后，就可以 用retain持有 block
[blk_on_heap retain];
然而如果 block 在栈上，使用retain是毫无效果的，因此推荐使用copy方法来持有 block。
block 是 C 语言的扩展，所以可以在 C 中使用 block 的语法。比如，在上面的例子中，可以直接使用Block_copy和Block_release函数来代替copy和release方法
void(^blk_on_heap)(void)=Block_copy(blk_on_stack);
Block_release(blk_on_heap);
Block_copy的作用相当于之前看到过的_Block_copy函数，而且 Objective-C runtime 库在运行时拷贝 block 用的就是这个函数。同理，释放 block 时，runtime 调用了Block_release函数。
最后这里有一篇总结 block 的文章的很不错，推荐大家看看：http://tanqisen.github.io/blog/2013/04/19/gcd-block-cycle-retain/
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