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iOS面试要点之block面试要点

2020-12-16  本文已影响0人  iOS开发面试题技术合集

作者：akon
原文地址：https://xiaozhuanlan.com/topic/9371085624

在iOS中，block编程使用得很频繁，我们不仅要会用block，更需要理解block的底层实现原理。笔者在面试中，block问题是必问的。

什么是block

block是iOS中对闭包的实现，什么是闭包呢？闭包（英语：Closure），又称词法闭包（Lexical Closure）或函数闭包（function closures），是在支持头等函数的编程语言中实现词法绑定的一种技术。闭包在实现上是一个结构体，它存储了一个函数（通常是其入口地址）和一个关联的环境（相当于一个符号查找表）。环境里是若干对符号和值的对应关系，它既要包括约束变量（该函数内部绑定的符号），也要包括自由变量（在函数外部定义但在函数内被引用），有些函数也可能没有自由变量。

block类型

block是一个OC对象，block类型有NSStackBlock、NSMallocBlock、NSGlobalBlock、，分别分配在栈、堆、全局存储区域中。他们都继承于NSObject。下面代码证明打印了NSGlobalBlock的继承链

void (^block)(void) =  ^{
        NSLog(@"akon");
    };

    NSLog(@"block.class = %@", [block class]);
    NSLog(@"block.class.superclass = %@", [[block class] superclass]);
    NSLog(@"block.class.superclass.superclass = %@", [[[block class] superclass] superclass]);
    NSLog(@"block.class.superclass.superclass.superclass = %@", [[[[block class] superclass] superclass] superclass]);

运行结果为：
2020-11-13 18:39:02.919351+0800 BlockTestDemo[86009:2083840] block.class = __NSGlobalBlock__
2020-11-13 18:39:02.919562+0800 BlockTestDemo[86009:2083840] block.class.superclass = NSBlock
2020-11-13 18:39:02.919713+0800 BlockTestDemo[86009:2083840] block.class.superclass.superclass = NSObject
2020-11-13 18:39:02.923424+0800 BlockTestDemo[86009:2083840] block.class.superclass.superclass.superclass = (null)

下面表格列出了MRC和ARC环境下block类型

MRC下block类型

类型 环境
NSGlobalBlock 只访问了静态变量（包括全局静态变量和局部静态变量）和全局变量
NSStackBlock 没访问静态变量和全局变量
NSMallocBlock NSStackBlock调用了copy

执行如下代码，打印结果符合预期

 __weak typeof(self)weakSelf = self;

    static int a = 0;
    void (^block1)(void) =  ^{
        a = 1;
        b = 1; //b为全局变量

    };

    __block int c = 0;
    void (^block2)(void) =  ^{
        NSLog(@"age:%d", weakSelf.age);
        c = 1;
    };

    NSLog(@"block1.class = %@", [block1 class]);
    NSLog(@"block2.class = %@", [block2 class]);
    NSLog(@"block2 copy.class = %@", [[block2 copy] class]);

运行结果如下：
2020-11-14 22:45:54.457496+0800 BlockTestDemo[13178:426318] block1.class = __NSGlobalBlock__
2020-11-14 22:45:54.457616+0800 BlockTestDemo[13178:426318] block2.class = __NSStackBlock__
2020-11-14 22:45:54.457720+0800 BlockTestDemo[13178:426318] block2 copy.class = __NSMallocBlock__

ARC下block类型

类型 环境
NSGlobalBlock 只访问了静态变量（包括全局静态变量和局部静态变量）和全局变量
NSMallocBlock 没访问静态变量和全局变量

运行上面的代码，结果如下：

2020-11-14 22:45:54.457052+0800 BlockTestDemo[13178:426318] block1.class = __NSGlobalBlock__
2020-11-14 22:45:54.457211+0800 BlockTestDemo[13178:426318] block2.class = __NSMallocBlock__
2020-11-14 22:45:54.457356+0800 BlockTestDemo[13178:426318] block2 copy.class = __NSMallocBlock__

ARC下自动copy

block数据结构和变量捕获

block数据结构

写下如下代码，然后在终端进入.m文件所在目录，执行命令xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc ArcClass.m 我们可以看到在当前目录生成ArcClass.cpp文件。

int age = 18;
void (^block)(void) =  ^{
     NSLog(@"age is %d",age);
 };

block();

我们可以看到上面的代码变成了

 int age = 18;
// block定义
    void (*block)(void) = ((void (*)())&__ArcClass__TestArc_block_impl_0((void *)__ArcClass__TestArc_block_func_0, &__ArcClass__TestArc_block_desc_0_DATA, age));
// block调用
    ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block);

上面代码删除掉一些强制转换的代码简化如下

int age = 18;
// block定义
void (*block)(void) = & __ArcClass__TestArc_block_impl_0(
                        &__ArcClass__TestArc_block_func_0, 
                        & __ArcClass__TestArc_block_desc_0_DATA, 
                        age
                        );
// block调用
block->FuncPtr(block);

我们可以看到block是指向__ArcClass__TestArc_block_impl_0对象的指针，结构体__ArcClass__TestArc_block_impl_0定义如下：

struct __ArcClass__TestArc_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __ArcClass__TestArc_block_desc_0* Desc;
  int age;
  __ArcClass__TestArc_block_impl_0(void *fp, struct __ArcClass__TestArc_block_desc_0 *desc, int _age, int flags=0) : age(_age) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};

该结构体把age直接赋值给了_age,执行的是拷贝操作。

struct __block_impl {
      void *isa;
      int Flags;
      int Reserved;
      void *FuncPtr;
};

__block_impl 的成员变量isa代表了该block属于啥类型，本例中为_NSConcreteStackBlock ，FuncPtr代表block的调用方法，本例中为__ArcClass__TestArc_block_func_0

static struct __ArcClass__TestArc_block_desc_0 {
  size_t reserved;
  size_t Block_size;
} __ArcClass__TestArc_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __ArcClass__TestArc_block_impl_0)};

desc描述了__ArcClass__TestArc_block_impl_0的大小

static void __ArcClass__TestArc_block_func_0(struct __ArcClass__TestArc_block_impl_0 *__cself) {

//这里访问age是bound by copy ，即拷贝。
  int age = __cself->age; // bound by copy 
         NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_x0_cw796jjd255431nlsdwjt9840000gn_T_ArcClass_6c36ef_mi_0,age);
     }

从上面的分析可以看到，定义一个block的时候，底层生成了一个代表block的结构体__ArcClass__TestArc_block_impl_0，该结构体有一个__block_impl类型的impl成员变量和代表捕获变量的成员变量。其中impl的isa 代表了block的类型，FuncPtr代表了block的实际调用方法，该方法的参数为__ArcClass__TestArc_block_impl_0。

变量捕获

可以按照上面分析思路，得出结论

变量类型 捕获到block内部 变量类型
局部非OC变量 √ 值传递
局部变量 static、OC对象 √ 指针传递
全局变量 × 直接访问

可以看到全局变量，b
lock内部不会直接捕获，其他变量会捕获。

__block变量

__block作用

 NSString* name = @"akon";
    void (^block)(void) =  ^{
        name = @"lbj";
     };

    block();

底层实现

循环引用

循环引用原因

当对象A和对象B互相引用时会造成循环引用。

循环引用解决方案

竟然对象A和对象B互相引用会造成循环引用，那就要断开这个循环引用，可以通过__weak或者__unsafe_unretained，这两者的区别是__unsafe_unretained当引用对象变为nil时__unsafe_unretained对象不会自动置为nil，导致变为野指针，再次使用会崩溃。

常见循环引用及解决

1） 在VC的cellForRowAtIndexPath方法中cell的block直接引用self或者直接以_形式引用属性造成循环引用。

 cell.clickBlock = ^{
        self.name = @"akon";
    };

cell.clickBlock = ^{
        _name = @"akon";
    };

解决方案：把self改成weakSelf；

__weak typeof(self)weakSelf = self;
    cell.clickBlock = ^{
        weakSelf.name = @"akon";
    };

注意有的时候我们会在block里面写成__strong typeof(weakSelf) strongSelf = weakSelf，然后再用strongSelf调用方案，这样做的原因是防止在block执行过程中weakSelf突然变成nil。
2）在cell的block中直接引用VC的成员变量造成循环引用。

//假设 _age为VC的成员变量
@interface TestVC(){

    int _age;

}
cell.clickBlock = ^{
       _age = 18;
    };

解决方案有两种：

__weak typeof(self)weakSelf = self;
cell.clickBlock = ^{
      __strong typeof(weakSelf) strongSelf = weakSelf;
       strongSelf->age = 18;
    };


//假设 _age为VC的成员变量
@interface TestVC()

@property(nonatomic, assign)int age;

@end

__weak typeof(self)weakSelf = self;
cell.clickBlock = ^{
       weakSelf.age = 18;
    };

3）delegate属性声明为strong，造成循环引用。

@interface TestView : UIView

@property(nonatomic, strong)id<TestViewDelegate> delegate;

@end

@interface TestVC()<TestViewDelegate>

@property (nonatomic, strong)TestView* testView;

@end

 testView.delegate = self; //造成循环引用

解决方案：delegate声明为weak

@interface TestView : UIView

@property(nonatomic, weak)id<TestViewDelegate> delegate;

@end

4）在block里面调用super，造成循环引用。

cell.clickBlock = ^{
       [super goback]; //造成循环应用
    };

解决方案，封装goback调用

__weak typeof(self)weakSelf = self;
cell.clickBlock = ^{
       [weakSelf _callSuperBack];
    };

- (void) _callSuperBack{
    [self goback];
}

5）block声明为strong
解决方案：声明为copy
6）NSTimer使用后不invalidate造成循环引用。
解决方案：

+ (NSTimer *)ak_scheduledTimerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)interval
                                         block:(void(^)(void))block
                                       repeats:(BOOL)repeats{

    return [self scheduledTimerWithTimeInterval:interval
                                         target:self
                                       selector:@selector(ak_blockInvoke:)
                                       userInfo:[block copy]
                                        repeats:repeats];
}

+ (void)ak_blockInvoke:(NSTimer*)timer{

    void (^block)(void) = timer.userInfo;
    if (block) {
        block();
    }
}

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怎么检测循环引用

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