Block底层原理 - 捕获机制，循环引用梳理

    前段时间通过学习小马哥视频，对block有了深刻的理解和学习，对此总结一下，加深印象。

1.1 捕获机制

在Object-C中，Block的本质是一个封装了函数调用和函数调用环境的OC对象（内部有isa指针）：

    函数调用：block内部将要执行的代码

    函数调用环境：传进block中的参数和在内部调用时需要访问的外部变量（捕获机制原因）

但是：绝大部分情况Block创建后，并不会立即调用，而是在其它函数或者合适的时机调用，而block外部的变量有可能已经被销毁；

这时候例如局部变量a已经被销毁，a被销毁后，调用block时内部需要访问a的值，而打印出来a的值为5，证明：Block内部将外部变量捕获进内部，在调用block函数时使用

捕获机制原因

1.1.1 局部变量与全局变量

auto变量：自动变量，离开作用域就销毁。

auto，static局部变量、全局变量

对于auto和static类型的变量，全局变量的捕获，可以通过OC代码转化为C/C++代码查看，使用终端cd到当前文件夹下，输入：

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc OC源文件 -o 输出的CPP文件

注意：1.输出的文件必须以.cpp后缀命名 2. 必须cd到当前文件夹或者指定文件夹，不然生成的.cpp文件在用户目录下（或者通过在finder中全局搜索可以找到）

由上图代码生成的C++代码

由生成的c++代码可知：

摘自小码哥课件

1、auto变量a会直接将值捕获进去，用一个新的a成员变量接收并保存，所以捕获以后，block外部的a与内部的a为两个不同的值，互不干扰，修改一个的值不会影响另一个的值；

2、static变量捕获的是*b，捕获的是指针，内部与外部是同一个指针，修改一个另一个也会改变；

3、全局变量不会被block捕获，而是在调用函数的时候直接访问。

由此很好的解释了一个面试经常会问到的问题和答案：

block捕获机制经典问题

ps：通过加断点可以打印出外部的a和block内部的a地址值不一样，b、c内外的地址值一样。

1.1.2 Blcok的类型

block分为3中类型：__NSGlobalBlock__、__NSStackBlock__、__NSMallocBlock__，最终都继承自NSBlock ->NSObject。

1、__NSGlobalBlock__：没有访问外部auto变量；调用copy后什么也不做；

2、__NSStackBlock__：访问了外部的auto变量；调用copy后，block从栈区复制到堆区，类型变成__NSMallocBlock__；

3、__NSMallocBlock__：__NSStackBlock__调用copy后的类型；调用copy函数后引用计数+1

NSMallocBlock和NSStackBlock

在ARC环境下，编译器会自动将block执行copy操作复制到堆上，例如：（block需要被保留后面调用，因为栈上的的block出作用域就会被销毁）（1）block作为函数的返回值时；（2）GCD中的block；（3）将block赋值给__strong强指针时；（4）block作为Cocoa API中方法名含有usingBlock的方法参数时。

arc下栈上的block会被copy到堆上（摘自小码哥课件）

1.1.3 block内部实现及调用c/c++分析

block对person对象捕获代码

1.1.3.1  main函数底层c/c++代码实现：

main函数底层c/c++代码

main函数简化后

对main函数简化后，总结：

1、创建person对象是对YYPerson类对象发送alloc和init两条消息，给age赋值是对person对象发送setAge消息；

2、block赋值实际上就是__main_block_impl_0结构体；

3、调用block，通过block找到FuncPtr(函数调用的地址)，执行__main_block_func_0

1.1.3.2 block impl、func底层实现及简化

block底层c/c++实现

blcok简化及内部结构体（构造函数）

c++构造函数：对于block的内部实现，__main_block_impl_0，初始化使用到了c++结构体及构造函数，查阅后了解到其语法及实现：

c++构造函数

1.1.3.3 blcok赋值以及调用

main函数以及block impl、func联系

1、block赋值实际上就是__main_block_impl_0结构体，以及传入结构体的参数:__mian_block_func_0，person对象，__main_block_desc_0函数描述等；

2、调用block，通过block找到FuncPtr(函数调用的地址)，执行流程：__main_block_impl_0 -> impl -> FuncPtr -> __main_block_func_0 ->调用。

3、FuncPtr：__main_block_impl_0赋值时传入的第一个参数是__main_block_func_0，而在构造函数赋值时第一个参数是void  *fp，即说明__func_block_func_0就是fp，而后fp被赋值给了（__block_impl）impl(block对象)的FuncPtr；

1.1.3.4 对象类型的auto变量的捕获

peson对象的捕获流程

1、当block存储在栈上：block随时会被销毁，所以不会对auto对象进行强引用；

2、如果block被拷贝到堆上：会调用block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auto变量的修饰符（__strong、__weak、__unsafe_unretained）做出相应的操作，形成强引用（retain）或者弱引用；

3、当堆上的block被移除时：调用block内部的dispose函数，dispose函数会调用_block_object_dispose函数，_block_object_dispose函数会自动释放引用的auto对象

1.2 循环引用的产生和解决

block捕获self示例

1、oc方法在生成c++代码以后可以发现，oc方法都有两个隐式参数：self和_cmd，在调用self.a等方法的时候，使用的就是这个隐式的参数self；

2、所以在oc方法中，self是一个参数，也就是一个局部变量，由oc的捕获机制，局部变量self会被捕获到block内部；

3、self被捕获到block内部，会对self产生强引用，而self对block也是强引用，就会造成循环引用

如何解决循环引用问题，需要打破双方之间的强引用关系，改用弱引用：

如何解决循环引用（摘自小码哥课件）

4、使用__block修饰解决循环引用问题：必须要调用block。