最近時間少，也變得懶了，好久沒在這裏寫文章了，眼看就到8月末了，還是整理一篇醞釀已久的吧。之前的文章中整理過用ObjectiveC開發中常用到的Block代碼塊，其中也提到了一個和block使用不當的crash例子。接着這個問題，本篇文章將更深一步，對Block的內存使用相關的內容簡要整理一下，解釋其中的道理和使用Block需要注意的問題。
0. 問題所在
下面給出一段代碼:
- (NSArray*) getBlockArray
{
int num = 916;
return [[NSArray alloc] initWithObjects:
^{ NSLog(@"this is block 0:%i", num); },
^{ NSLog(@"this is block 1:%i", num); },
^{ NSLog(@"this is block 2:%i", num); },
nil];
}
- (void) forTest
{
int a = 10;
int b = 20;
}
- (void)test
{
NSArray* obj = [self getBlockArray];
[self forTest];
void (^blockObject)(void);
blockObject = [obj objectAtIndex:2];
blockObject();
}如上兩個方法實現的代碼並不難理解，其中第三個方法我們要去調用。它會調用第一個方法，並返回一個數組，數組中的元素是block代碼塊。那麼在特定的場景下，調用test會發生crash（閃退）。說明這樣的調用存在問題，恐怕能看到的應該就是EXC_BAD_ACCESS錯誤，通常這可以理解爲一個“野指針”錯誤，訪問了內存中不該訪問的內容。
問題在哪？從“野指針”錯誤，我們很直接能想到的就是block對象引用到的地址內容已經不是我們想要的了，簡單說就是block無效了。可block是對象類型的啊，爲什麼放在數組對象中回傳失效了呢，加入NSArray的對象本身就應該retain過啊。
問題就在這裏，下面我們先來看簡單下Block與對象的關係。
1. Block與對象
首先我們先反思幾個問題：
- block到底是不是對象？
- 如果是對象，和某個已定義的類的實例對象在使用上是不是一樣的？
- 如果不一樣，主要的區別是什麼？
對於第一個問題，蘋果的Objective-C官方文檔中在“Working with Blocks”明確說明：
“Blocks are Objective-C objects, which means they can be added to collections like NSArray or NSDictionary. ”
可見，Block是Objective-C語言中的對象。
蘋果在block的文檔中也提過這麼一句：
“As an optimization, block storage starts out on the stack—just like blocks themselves do.”
Clang的文檔中也有說明：
“The initial allocation is done on the stack，but the runtime provides a Block_copy function” （Block_copy在下面我會說）
憑這一點，我們就可以回答剩下的兩個問題。Block對象與一般的類實例對象有所不同，一個主要的區別就是分配的位置不同，block默認在棧上分配，一般類的實例對象在堆上分配。
而這正是導致本文最初提到的那個問題發生的根本原因。Block對象在棧上分配，block的引用指向棧幀內存，而當方法調用過後，指針指向的內存上寫的是什麼數據就不確定了。但是到此，retain的疑問還是沒有解開。
我們想一想Objective-C引用計數的原理，retain是對一個在堆中分配內存的對象的引用計數做了增加，執行release操作的時候檢查計數是否爲1，如果是則釋放堆中內存。而對於在棧上分配的block對象，這一點顯然有所不同，如果方法調用返回，棧幀上的數據自然會作廢處理，不像堆上內存，需要單獨release，就算NSArray對block對象本身做了retain也無濟於事。
Clang文檔中提到：
“Block pointers may be converted to type id; block objects are laid out in a way that makes them compatible with Objective-C objects. There is a builtin class that all block objects are considered to be objects of; this class implements retain by adjusting the reference count, not by calling Block_copy.”
那麼要是想如本文開頭那樣，用一個方法對block數組做初始化是否有可行方案呢。答案是肯定的，不過需要真正瞭解block的使用，至少要會用Block_copy()和Block_release()。
2. Block的類型和使用
我這裏有對某個Block數組的一段Console Log顯示，如下：
<__NSArrayI 0x937f240>(
<__NSGlobalBlock__: 0x126750>,
<__NSStackBlock__: 0xbfffc788>,
<__NSMallocBlock__: 0x937f1c0>,
<__NSMallocBlock__: 0x937f1e0>,
<__NSMallocBlock__: 0x937f200>,
<__NSMallocBlock__: 0x937f220>,
<__NSGlobalBlock__: 0x126818>
)
可以看得出，這些對象都是block，而且還分了3種不同的類型。
其實在Clang的文檔中，只定義了兩個Block類型: _NSConcreteGlobalBlock 和 _NSConcreteStackBlock 。而在Console中的Log我們看到的3個類型應該是處理過的顯示，這些字樣在蘋果的文檔和Clang/LLVM的文檔中實難找到。通過字面上來看，可以認爲 _NSConcreteGlobalBlock對應於 __NSGlobalBlock__ ，_NSConcreteStackBlock對應於 __NSStackBlock__ ，而__NSMallocBlock__則是另一種情況。（實際上也正是如此）
NSGlobalBlock，我們只要實現一個沒有對周圍變量沒有引用的Block，就會顯示爲是它。而如果其中加入了對定義環境變量的引用，就是NSStackBlock。那麼NSMallocBlock又是哪來的呢？malloc一詞其實大家都熟悉，就是在堆上分配動態內存時。沒錯，如果你對一個NSStackBlock對象使用了Block_copy()或者發送了copy消息，就會得到NSMallocBlock。這一段中的幾項結論可從代碼實驗得出。
因此，也就得到了下面對block的使用注意點。
對於Global的Block，我們無需多處理，不需retain和copy，因爲即使你這樣做了，似乎也不會有什麼兩樣。對於Stack的Block，如果不做任何操作，就會向上面所說，隨棧幀自生自滅。而如果想讓它獲得比stack frame更久，那就調用Block_copy()，讓它搬家到堆內存上。而對於已經在堆上的block，也不要指望通過copy進行“真正的copy”，因爲其引用到的變量仍然會是同一份，在這個意義上看，這裏的copy和retain的作用已經非常類似。
“The runtime provides a Block_copy function which, given a block pointer, either copies the underlying block object to the heap, setting its reference count to 1 and returning the new block pointer, or (if the block object is already on the heap) increases its reference count by 1. The paired function is Block_release, which decreases the reference count by 1 and destroys the object if the count reaches zero and is on the heap.”
在類中，如果有block對象作爲property，可以聲明爲copy。
3. 其它
如果註釋掉其中看似無關的[self forTest]調用，用當前的Xcode版本（我用的是5.1.1）build後，crash是不會發生的，這看起來很有意思。因爲forTest方法本身並沒有在邏輯上對數組的構建造成什麼影響。
實際上這是因爲上一個方法調用的棧幀沒有被新的數據覆蓋，仍然保留原來block數據的原因所致。這樣顯然是不安全的，是不能保證block數據可用的。
在ARC情況下，我們會發現一個有意思的情況，那就是返回的Block Array，只有元素0是執行過copy的。比如block數組中的第0個block是stack的，那麼返回之後在數組index爲0處取到的block變成了malloc的。與此同時，其它的block都如同沒有執行過copy一樣，如上述各段所述。這是一個現象，或者說是一個結論。至於爲什麼這樣，衆說紛紜，很多人認爲這是編譯器的一個bug，歡迎大家多多討論，給出見解。
在蘋果官方的《Transitioning to ARC Release Notes》文檔中，寫了這樣一段話，大家理解一下，尤其是其中的“just work”。
“How do blocks work in ARC?
Blocks ‘just work’ when you pass blocks up the stack in ARC mode, such as in a return. You don’t have to call Block Copy any more.”
4. 參考
以上整理了對Block的理解，在開發中注意到這些點足以解決block的特殊性帶來的各類問題。要想繼續深入，可參看LLVM文檔中對block的介紹：
http://clang.llvm.org/docs/Block-ABI-Apple.html
http://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html?highlight=class
補充：如下幾篇文章講解得也很細緻，可以參看。
本文轉自 三石道