iOS-block如何捕获外部变量(对象类型变量)

上一篇我们讲到了Block是如何捕获基本数据类型的,今天我们研究一下block是如何捕获对象类型的数据.
我们用一个小问题开始本篇的主题:在ARC环境下,我们先创建一个Person类,再重写Person类的dealloc方法,然后看下面代码

当我们的代码走到断点的时候,Person被销毁了,这很容易理解,因为出了person变量的作用域,我们对这段代码稍加修改,如下:

我们在block中使用了person,会发现代码再次走到断点的时候,person并没有释放,这是为什么呢?我们看一下转换后的底层代码:

  

其实上述block的类型并不是我们所看到的_NSConcreteStackBlock类型,虽然转换为底层代码后显示的是_NSConcreteStackBlock类型.但是我们在将block进行赋值操作后,runtime会自动对这个block进行copy操作,所以此时的block类型其实是NSMallocBlock类型:

 

所以要在ARC环境下查看_NSConcreteStackBlock类型的block就不要对其进行赋值操作:

 

我们先假设在block内部对Person的捕获是强引用的,因为只有是强引用才能解释为什么person出了作用域后仍然没有销毁,接下来我们来验证一下.
我们将 ARC 改成 MRC ,然后运行:

 

会发现同样的代码,Person释放了.因为这是在 MRC 环境下,我们知道访问了 auto 变量的block是__NSStackBlock类型,由此我们可以得出结论:栈内存中的block是不会强引用外部变量的
为了验证这个结论的正确性,同样在 MRC 环境下,我们把刚才栈上的block进行copy操作:

 

很明显,Person没有释放,说明了在 MRC 环境下,堆空间上的block会对Person进行一次相当于retain操作,保住了Person的命.

 

结论:
不管是 ARC 环境还是 MRC 环境,栈空间的block是不会拥有外部对象的 ; 堆空间的block会拥有外部对象,在 ARC 环境下就是强引用,在 MRC 环境下就是 retain.
我们再对上面的代码稍加修改:

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        MYBlock block;
        {
            Person *person = [[Person alloc]init];
            person.age = 10;
            __weak Person *weakPerson = person;
            block = ^{
                NSLog(@"--------%d",weakPerson.age);
            };
        }
        //会发现走到这里的时候, Person 已经释放了
        NSLog(@"--------");
    }
    return 0;
}

我们使用__weak修饰person,会发现Person对象走到NSLog处时会释放掉,相信有很多人都使用过__weak关键字修饰block内部访问的局部变量来防止循环引用,但这是为什么呢?我们继续通过clang编译器转换成 C++ 代码,查看一下底层,我们继续使用xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc命令来转换OC文件,会发现报错,如图:

 

这报错的大概意思是,不能创建弱引用!这是因为弱引用的技术是需要runtime动态支持的,静态的编译代码是没办法转换的.解决办法就是告诉编译器当前环境是 ARC 环境并且指定运行时的版本即可.完整的命令行如下:
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc -fobjc-arc -fobjc-runtime=ios-8.0.0 main.m
成功转换后的底层代码如下:

struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  Person *__weak weakPerson;//此处变成了 弱引用
  __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, Person *__weak _weakPerson, int flags=0) : weakPerson(_weakPerson) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};

我们再把__weak去掉,再转换做一下对比:

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        MYBlock block;
        {
            Person *person = [[Person alloc]init];
            person.age = 10;
//            __weak Person *weakPerson = person;
            block = ^{
                //去掉弱引用,使用 person
                NSLog(@"--------%d",person.age);
            };
        }
        NSLog(@"--------");
    }
    return 0;
}

对比一下底层:

struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  Person *__strong person; //这里也变成了 __strong
  __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, Person *__strong _person, int flags=0) : person(_person) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};

通过对比我们可以得出

结论:
block内部在访问外部的auto变量时,外部auto变量是以什么指针访问的(strong / weak),结构体内内部也是以什么指针访问.
我们在转换后的.cpp文件中找到__main_block_desc_0这个结构体:(我们在block的本质中已经对block内部的结构体有详细的解析,不懂的同学可以查看)

 

 

我们知道之前我们了解的__main_block_desc_0结构体中只有reserved和Block_size两个成员,现在又增加了copy,dispose两个函数指针,这两个函数指针有什么作用呢?注意:只有在访问对象类型的auto变量时才会生成copy dispose.通过底层代码,我们可以看出,copy指针指向__main_block_copy_0函数,dispose指针指向__main_block_dispose_0函数.

• __main_block_copy_0
  当栈空间的block在进行copy操作变成堆空间的block时,block内部会自动调用__main_block_copy_0函数,我们看看block函数的内部:

static void __main_block_copy_0(struct __main_block_impl_0*dst, struct __main_block_impl_0*src)

{_Block_object_assign((void*)&dst->person, (void*)src->person, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);
    
}

在__main_block_copy_0内部会调用_Block_object_assign函数,并且把person当做参数传递进去.而在_Block_object_assign函数内部,会根据auto变量的修饰符(__strong,__weak,__unretained)进行相应的操作,形成强引用(retain)或者弱引用

• __main_block_dispose_0

static void __main_block_dispose_0(struct __main_block_impl_0*src) {
    _Block_object_dispose((void*)src->person, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);
}

如果block从堆中移除(block销毁)时,会调用block内部的dispose函数,dispose函数内部又会调用__main_block_dispose_0函数,__main_block_dispose_0函数会自动释放引用的auto变量(release)

结论:
当block内部访问了对象类型的auto变量时:
1:如果block是在栈上,将不会对auto变量产生强引用(不管是 MRC 或者 ARC)
2:如果block是在堆上,就说明block进行过copy操作,进行copy操作的block会自动调用block内部的__main_block_copy_0函数,__main_block_copy_0函数内部会根据auto变量的修饰符形成相应的强引用(retain)或者弱引用.
3:当block销毁时,block会自动调用内部的dispose函数,dispose函数会自动调用内部的__main_block_dispose_0释放引用的auto变量.