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iOS的Block的内存分配

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前言

本来想整理下Block内存管理的内容,发现这个坑挖大了。

Block的分类

Block 其实也是一个对象,并且在大多数情况下,Block 是分配在栈上面的,只有当 Block 被定义为全局变量或Block 块中没有引用任何 automatic 变量时,Block 才分配在全局数据段上(对应下面的堆和text段)。 __block 变量也是分配在栈上面的。

在 ARC 下,编译器会自动检测为我们处理了 block 的大部分内存管理,但当将 Block 当作方法参数时候,编译器不会自动检测,需要我们手动拷贝该 Block 对象。幸运的是,Cocoa库中的大部分名称中包含usingBlock的接口以及 GCD 接口在其接口内部已经进行了拷贝操作,不需要我们再手动处理了。但除此之外的情况,就需要我们手动干预了。

根据Block在内存中的位置分为三种类型:NSGlobalBlock,NSStackBlock,NSMallocBlock。

NSGlobalBlock

NSGlobalBlock类似函数,位于text段,在block内部没有引用任何外部变量。对NSGlobalBlock的retain、copy、release操作都无效。

void (^globalBlock) () = ^ () {
      NSLog(@"global block");
};
NSLog(@"%@", globalBlock);

//<__NSGlobalBlock__: 0x1096e30a0>

NSStackBlock

NSStackBlock:位于栈内存,函数返回后Block将无效,在block内部引用外部变量。 MRC下:

int base = 100;
long (^stackBlock) (int, int) = ^ long (int a, int b) {
    return base +a + b;
};
NSLog(@"%@",stackBlock);

//<__NSStackBlock__: 0x7fff57c4bde0>

栈block在当函数退出的时候,该空间就会被回收,因此如果再调用该block会导致crash:

void example_addBlockToArray(NSMutableArray *array) {
	char b = 'B';
	[array addObject:^{
    printf("%cn", b);
	}];
}

void example() {
	NSMutableArray *array = [NSMutableArray array];
	example_addBlockToArray(array);
	void (^block)() = [array objectAtIndex:0];
	block();
}

example_addBlockToArray函数中添加的block由于为栈block,因此在example函数中调用的话会导致程序crash掉,可以通过将block拷贝到堆上来解决这个问题:

[array addObject:[[^{
	printf("%cn", b);
} copy autorelease]]];

ARC:

int base = 100;
long (^stackBlock) (int, int) = ^ long (int a, int b) {
    return base +a + b;
};
NSLog(@"%@",stackBlock);

//<__NSMallocBlock__: 0x7f8da961d390>

在ARC模式下,打印出来的结果并不是NSStackBlock这个类型,很多人以为在ARC模式下block的类型只有NSGlobalBlock和NSMallocBlock两种,其实这种观点是错误的。在ARC情况下,生成的block也是NSStackBlock,只是当赋值给strong对象时,系统会主动对其进行copy:

int i=0;
NSLog(@"%@", ^{
    NSLog(@"stack block here, i=%d", i);
});

//<__NSStackBlock__: 0x7fff592eacf8>

void (^block)()=^{
    NSLog(@"stack block here, i=%d", i);
};
NSLog(@"%@",block);
    
//<__NSMallocBlock__: 0x7fae49e02660>

NSMallocBlock

NSMallocBlock:位于堆内存。如果NSStackBlock需要在其作用域外部使用的时候,在MRC的模式下需要手动将其copy到堆上,NSMallocBlock支持retain、release,会对其引用计数+1或-1,copy不会生成新的对象,只是增加了一次引用,类似retain;而在ARC模式下会自动对其进行copy到堆上,不需要自己手动去管理,尽可能使用ARC。

Block中copy、retain、release操作总结

  • Blockcopy与copy等效,Blockrelease与release等效;

  • 对Block不管是retain、copy、release都不会改变引用计数retainCount,retainCount始终是1;

  • NSGlobalBlock:retain、copy、release操作都无效;

  • NSStackBlock:retain、release操作无效,必须注意的是,NSStackBlock在函数返回后,Block内存将被回收。即使retain也没用。容易犯的错误是[[mutableAarry addObject:stackBlock],(补:在ARC中不用担心此问题,因为ARC中会默认将实例化的block拷贝到堆上)在函数出栈后,从mutableAarry中取到的stackBlock已经被回收,变成了野指针。正确的做法是先将stackBlock copy到堆上,然后加入数组:[mutableAarry addObject:[[stackBlock copy] autorelease]]。支持copy,copy之后生成新的NSMallocBlock类型对象。

  • NSMallocBlock支持retain、release,虽然retainCount始终是1,但内存管理器中仍然会增加、减少计数。copy之后不会生成新的对象,只是增加了一次引用,类似retain;尽量不要对Block使用retain操作。

Block对不同类型的变量的存取

局部变量

在Block中只读。Block定义时copy变量的值,在Block中作为常量使用,所以即使变量的值在Block外改变,也不影响他在Block中的值。

int base = 100;
BlkSum sum = ^ long (int a, int b) {
  // base++; 编译错误,只读
  return base + a + b;
};
base = 0;
printf("%ld\n",sum(1,2)); // 这里输出是103,而不是3

static变量、全局变量

如果把上个例子的base改成全局的或static。Block就可以对他进行读写了。因为全局变量或静态变量在内存中的地址是固定的,Block在读取该变量值的时候是直接从其所在内存读出,获取到的是最新值,而不是在定义时copy的常量。

static int base = 100;
BlkSum sum = ^ long (int a, int b) {
  base++;
  return base + a + b;
};
base = 0;
printf("%d\n", base);
printf("%ld\n",sum(1,2)); // 这里输出是3,而不是103
printf("%d\n", base);

输出结果是0 4 1,表明Block外部对base的更新会影响Block中的base的取值,同样Block对base的更新也会影响Block外部的base值。

Block变量

被__block修饰的变量称作Block变量。基本类型的Block变量等效于全局变量、或静态变量。

Block被另一个Block使用时,另一个Block被copy到堆上时,被使用的Block也会被copy。但作为参数的Block是不会发生copy的。

OC对象

不同于基本类型,Block会引起对象的引用计数变化。在ARC下需要注意循环引用的问题。

参考:
block在arc与非arc区别
正确使用Block避免Cycle Retain和Crash Block 的内存管理