面试驱动技术 - Block看我就够了【干货】

小蠢驴打代码 2019-05-10 10:16:10 2732

面试驱动技术合集(初中级iOS开发),关注仓库,及时获取更新 Interview-series

photo-1536065998491-91b0ffda8909.jpgBlock 在 iOS 算比较常见常用且常考的了,现在面试中,要么没面试题,有面试题的,基本都会考到 block 的点。本文特别干!(但是初中级iOSer应该能有所收获~)

先来个面试题热热身,题目: 手撕代码 - 用Block实现两个数的求和

(这题如果会的,block基础知识可以跳过了,直接到 Block原理探究)

简单介绍block入门级用法

Block结构比较复杂,一般用 typedef 定义,直接调用的感觉比较简单、清晰易懂

//typedef block的时候有提示
typedef void(^MNBlock)(int);

@interface ViewController ()

@property (nonatomic, copy) MNBlock block;

@end


@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    //直接用self.block调用
    self.block = ^(int a) {
        //dosomething...
    };
}
  • 参数解释:

typedef <#returntype#>(^<#name#>)(<#arguments#>);

image.png

题目: 手撕代码 - 用Block实现两个数的求和

日常开发中,block声明一般写的比较多,实现一般是靠Xcode自动补全提示出现的,手撕代码的情况下,等号右侧的block实现要怎么写?

声明:

typedef int(^MNBlock)(int a, int b);
@interface ViewController ()
@property (nonatomic, copy) MNBlock sum;

Vip补全功能:

image.png

纸上按Enter没用啊兄弟!看来还是需要了解一下Block右边的东西~

先在 Xcode上按下 Enter,了解下再撕

image.png

^int(int a, int b) {
    //Control reaches end of non-void block    
    因为返回值是int类型,所以这里需要返回
}

image.png

int(^Sum)(int, int) = ^(int a, int b){
    return a + b;
};
int result = Sum(5, 10);

image.png

Block的坑出现!新手可能会写错的地方

1.声明出错 - void ^(testBlock)

image.png

修正版:

void (^testBlock)() = ^{
    
};

block的声明,^ 和 blockName 都是在小括号里面!!

2.block各种实现的参数问题

声明typedef int(^MNBlock)(int, int);

image.png

    self.sum = ^int(int a, int b) {
        return a + b;
    };

这里要注意,block声明里面只有参数类型,没有实际参数的话,Xcode提示也只有参数,这里涉及到形参和实参的问题

声明是形参,可以不写参数,但是使用的时候,必须有实际参数,才可以进行使用,所以这里需要实参,可以在 ^int(int , int) 中手动添加实参^int(int a, int b),就可以让a 和 b 参与运算

小tips:实际开发中,建议声明的时候,如果需要带参数,最好形参也声明下,这样使用Xcode提示的时候,会把参数带进去,方便得多~(踩过坑的自然懂!)

3. 省略void导致看不懂block结构的 (正常是两个void导致局面混乱)

//声明
typedef void(^MNBlock)(void);

//实现
self.sum = ^{
    //dosomething...
};

这种情况下,能知道怎么省略的,声明里两个void,能知道怎么对应的吗?

这个其实比较简单,block不管声明 or 实现,最后一个小括号,里面都是参数,而参数是可以省略的!

而为了把声明的两个void区分开,返回值 or 参数区分开,其实就ok了

参数非void的例子

//声明非void的参数
typedef void(^MNBlock)(int a);

//实现就必须带参数,不可省略!
self.sum = ^(int a) {
    
}

参数void的例子 ==> 参数可以省略

typedef int(^MNBlock)(void);

self.sum = ^{
    //声明的返回值类型是int,所以一定要return;
    return 5;
};

其实-返回值是void的,也可以不省略

typedef void(^MNBlock)(void);

//实现的返回值不省略
self.sum = ^void () {
    
};

参数是void的省略:

typedef int(^MNBlock)();

//实现里面,没有参数,就可以不写()
self.sum = ^int{
    return 5;
}

注意!! 声明里面的返回值void是不可以省略的!!

image.png

4. 小箭头^混乱的问题,到底放小括号内还是小括号外

声明是 int(^MNBlock)(int a , int b)

实现是 ^int(int a, int b)

注意,这里箭头之后的,不管是多写() 还是少写,都会出错image.png

image.png

所以这里还不能死记,比如不管声明还是实现,死记 (^ xxx) 是没问题的 or 死记 ^…… xxx 不加括号是没问题的,在这里都行不通,只能靠脑记了

这时候,就需要用到巧记了!

^ 和小括号组合的,一共有三种情况

  • 一种是声明的,void(^MNBlock)

  • 一种是实现的,^int(int a,)

  • 还一种 ^(int a)

兄弟,看到这你还不乱吗!!

image.png

怎么记看这里,

  • 手写分为两个部分,block等号左边 or 等号右边的,左边为声明,右边为实现区分开

  • 声明记住:^后面跟blockName,他们需要包起来! (blockName),只有声明会用到blockName,先记住一点,如果有blockName,要和一起,用小括号包起来

  • 实现又分为两种:

    • ^int:^后面跟的是返回值类型

      • ^ 直接跟类型,不用加"( )" ==> ^int

    • ^(int a):^后面直接跟参数 (返回值是void)

      • 参数都是要用"( )"包起来的,如果^后面跟参数,就得用"( )" ==> ^(int a),

      • 实现里,肯定有实际参数,这时候,参数类型和实参,就得用( )包起来

^与小括号纠缠的总结

  • ^ 后面仅跟类型,不需要小括号,==> ^int

  • ^ 后面跟参数,参数需要小括号 ==> ^(int a)

  • ^ 后面跟block名称,^和blockName需要小括号 ==> void (^MNBlock)

Block原理探究

void (^MNBlock)(void) = ^(void){
    NSLog(@"this is a Block~ rua~");
};
MNBlock();

使用 xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m 转成 C++ 代码, 查看底层结构

//对应上面的 MNBlock声明
void (*MNBlock)(void) = (&__main_block_impl_0(__main_block_func_0,
                                                      &__main_block_desc_0_DATA));
        
//对应上面的 MNblock() 调用
MNBlock->FuncPtr(MNBlock);
//block声明调用的 - __main_block_impl_0
struct __main_block_impl_0 {
  //结构体内的参数
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  
  //c++中的构造函数,类似于 OC 的 init 方法,返回一个结构体对象
  __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags=0) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};
struct __block_impl {
  void *isa;
  int Flags;
  int Reserved;
  void *FuncPtr;
};
static struct __main_block_desc_0 {
  size_t reserved;
  size_t Block_size;
}

这里的block封装的函数调用解释MNBlock->FuncPtr(MNBlock);

MNBlock 其实内部结构是 __main_block_impl_0,

struct __main_block_impl_0 {

  //函数调用地址在这个结构体内
  struct __block_impl impl;
  
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  }
  
  struct __block_impl {
  void *isa;
  int Flags;
  int Reserved;
  //函数调用地址在这里
  void *FuncPtr;
};

内部只有两个参数,一个impl,一个Desc,而函数的调用地址 - FuncPtr是再impl中的,为什么这里能直接这样写呢?

因为,__main_block_impl_0 结构的地址和他的第一个成员一样,第一个成员的地址是__block_impl,所以__main_block_impl_0 和 __block_impl 的地址其实是同一个,通过格式强制转换,将 main_block_impl_0 转成 block_impl 就可以直接拿到他内部的 FuncPtr 函数地址,然后进行调用!

image.png

  • 可见- block本质上是OC对象,内部有一个isa指针

  • block是封装了函数调用以及函数调用的oc对象

Block面试题抛砖引玉~

开胃菜先来一下,以下结果输出什么

int a = 10;
void (^MNBlock)(void) = ^{
    NSLog(@"a = %d",a);
};
a += 20;

MNBlock();

调用 MNBlock(); 之前,a 已经 + 20了,输出30? 太天真了兄弟,这里涉及到capture的概念,即变量捕获

Block捕获变量(capture)

捕获:Block内部会新增一个成员,来存储传进来的变量

image.pngblock 内部直接捕获了传进去的这个变量a(10)

image.png


创建block的时候,已经将变量a=10 捕获到 block内部,之后再怎么修改,不会影响block 内部的  a

auto 和 static的区别:以下会输出什么~

static int b = 10;
void (^MNBlock)(void) = ^{
    NSLog(@"a = %d, b = %d",a,b);
};
a = 20;
b = 20;

MNBlock();

输出

2019-03-07 21:49:49 Block-Demo a = 10, b = 20

why?

查看原因:

auto int a = 10;
static int b = 10;
void (*MNBlock)(void) = (&__main_block_impl_0(__main_block_func_0,
                                              &__main_block_desc_0_DATA,
                                              a,
                                              &b));

发现:两种变量,都有捕获到block内部。

a 是auto变量,走的是值传递,

b 是 static 变量,走的是地址传递,所以会影响(指针指向同一块内存,修改的等于是同个对象)

总结

  • 只有局部变量才需要捕获,

  • 全局变量不需要捕获,因为在哪都可以访问

  • 需不需要捕获,其实主要是看作用域问题

  • auto局部变量 ==>值传递->因为会销毁

  • static局部变量==>不会销毁==>所以地址传递

看图就行~

image.png

进阶考题 - self 会被捕获到 block 内部吗

void (^MNBlock)(void) = ^{
    NSLog(@"p = %p",self);
};

模拟看官作答:不会,因为整个类里,都能调用self,应该是全局的,全局变量不会捕获到block中

哈哈哈哈!中计了!其实 self 是参数(局部变量)

struct __MNDemo__test_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __MNDemo__test_block_desc_0* Desc;
  MNDemo *self; ==> 捕捉到了兄弟
  }

解释原因:

  • 每个OC函数,其实默认有两个参数,一个self,一个_cmd,只是他们倆兄弟默认是隐藏的

  • 而由于他们是参数,所以是局部变量,局部变量就要被 block 捕获

  • - (void)test(self, SEL _cmd){XXX} 默认的OC方法里面其实有这两个隐藏的参数!所以上题的答案,self是会被block捕获的!(能听懂掌声!)

进进阶考题 - 成员变量_name 会被捕获到 block 内部吗

void (^MNBlock)(void) = ^{
    NSLog(@"==%@",_name);
};

模拟看官作答:呵呵,老子都中了这么多次技了,这题学会了!! 因为_name是成员变量,全局的,也没有self,所以不需要捕获整个类就都可以随便访问它!

哎,兄弟,还是太年轻了!!

void (^MNBlock)(void) = ^{
    NSLog(@"==%@",self->_name);
};

看图说话,不多bb, (能听懂掌声!)

Block的类型

  • __NSGlobalBlock__

  • __NSStackBlock__

  • __NSMallocBlock__

MRC环境下

void (^global)() = ^{
    NSLog(@"globalValue = %d",globalValue);
};

void (^autoBlock)() = ^{
    NSLog(@"this is a Block~ rua~ = %d",a);
};

void (^copyAuto)() = [autoBlock copy];

--------------------------------------------
print class
2019-03-08 17:40:43 Block-Demo

 global class = __NSGlobalBlock__ 
 autoBlock class = __NSStackBlock__ 
 copyAuto = __NSMallocBlock__

总结:

image.png

内存分配示意图:

image.png

栈上的内存系统会自动回收

  • 栈空间的block 不会对 对象进行强引用

  • 堆空间的block 可能会对对象产生强引用:

    • 如果是weak指针,不会强引用

    • 如果是strong指针,会强引用

堆上的内存是由程序员控制,所以一般将block 拷贝到堆上,让程序员控制他与内部变量的生命周期

题目:以下输出的顺序是什么(ARC环境下)

@implementation MNPerson

- (void)dealloc{
    NSLog(@"MNPerson - dealloc");
}

@end

--------------------------------------

MNPerson *person = [[MNPerson alloc]init];

__weak MNPerson *weakPerson = person;

dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
    
    NSLog(@"1-----%@",person);
    
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"2------%@",weakPerson);
    });
    
});

NSLog(@"touchesBegan");

输出结果

2019-03-08 22:38:59.038452+0800 touchesBegan
2019-03-08 22:39:00.056746+0800 1-----2019-03-08 22:39:00.057891+0800 MNPerson - dealloc
2019-03-08 22:39:02.058011+0800 2-----(null)

解释:

  1. gcd的block会自动对auto变量进行copy操作

  2. block内部对 auto 变量的强弱引用,取决于指针类型

  3. 1 中的auto变量是 person,没声明默认对象是 strong 类型,所以 gcd1 会对 person进行 1s的强引用

  4. gcd2 中的变量是 weakPerson,看到是__wesk指针,所以block内部不会对其产生强引用

  5. 随后,gcd1 对 person进行1s的强引用之后,gcd1 的block销毁,person对象销毁,打印MNPerson dealloc

  6. 最终,2s过后打印 2——weakPerson,因为person对象在gcd1 block结束之后,释放掉了,所以此时person是空,因为是weak指针,对象是null不会crash,最终打印null

对象类型的auto变量

当 block 内部访问了对象类型的auto变量时
  • 如果block在展示,不会对 auto 变量产生强引用

  • 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 ) 做出对应的操作,看对内部auto变量进行强引用还是弱引用(类似于 retain)

  • 如果 block 从 堆上移除

    • 会调用 block 内部的 dispose 函数

    • dispose函数内部会调用_Block_object_dispose 函数

    • _Block_object_dispose 类似于 release,会对auto变量进行自动释放(当引用计数器=0的时候 )

image.png

block中的copy

在ARC环境下,编译器会根据情况,自动将栈上的block拷贝到堆上,比如以下几种情况
  • block 作为函数返回值的时候

  • 将block复制给__strong指针的时候

  • block作为Cocoa API中方法名含有usingBlock的方法参数事

    • 比如:[array enumerateObjectsUsingBlock:XXX]

__block 修饰符的使用

题目:以下代码的是否编译通过,可以的话输出结果是什么

int a = 10;
void (^block)() = ^{
    a = 20;
    NSLog(@"a = %d",a);
};

结果如下:

image.png

思考:无法编译,为啥呢?编译的时候,block应该是会把auto变量捕获进去的,那block结构中应该有a才对啊

//main函数
int main(int argc, const char * argv[]) {
    /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 
        
        int a = 10;
        void (*block)() = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, a));
    }
    return 0;
}

//block执行地址
  static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
  int a = __cself->a; // bound by copy
  NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_kh_0rp73c0s2mvfp5gjf25j5y6h0000gn_T_main_1a12fa_mi_0,a);}

block执行的时候,内部是 __main_block_func_0 函数,而a的声明,是在main函数,两个函数相互独立,对于他们来说,a都是一个局部变量,而且两个函数中都对a初始化,两个函数的中a不是同一个,那怎么可以在 执行函数中,修改main函数中的局部变量呢,所以编译报错!

如何改?

  • 方案一:使用static

static int a = 10;
void (^block)() = ^{
    a = 20;
    NSLog(@"a = %d",a);
};

因为static修饰的auto变量,最终在block中进行的不是值传递,而是地址传递,措意执行函数中的a 和 main 函数中的a,是同一个地址 ==> 等于同一个a,所以可以修改,输出20

但是使用static,就会变成静态变量,永远在内存中

  • 方案二: 使用__blcok

__block auto int a = 10;
void (^block)() = ^{
    a = 20;
    NSLog(@"a = %d",a);
};
struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  __Block_byref_a_0 *a; // by ref ==> auto的话,是int a,__block,变成对象了
}
struct __Block_byref_a_0 {
  void *__isa;
__Block_byref_a_0 *__forwarding;==> 指向自己的结构体
 int __flags;
 int __size;
 int a; ==> 10在这里
};

a = 20;最终转成 (a->__forwarding->a) = 20;

解释下:__forwarding  是指向结构体本身的指针,等价于a本身,其实就是通过a的结构体指针,拿到里面的成员a,再对他赋值

指针传递,所以可以修改 auto 变量,通过block,间接引用 auto 变量

image.png

__block的内存管理

  • 当 block 在栈上的时候,不会对内部的__block 变量产生强引用

  • 当 block 从栈上被 copy 到堆上的时候

    • 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 函数会对 __block 变量进行一次 retain操作,产生强引用

抄图分析 :

image.png

image.png

  • 当block从堆中移除时

    • 会调用 block 内部的 dispose 函数

    • dispose内部会调用_Block_object_dispose函数

    • _Block_object_dispose函数会对__block变量进行一次release操作,如果retainCount为0,自动释放该__block变量

image.png

image.png

总结:

  • block在栈上的时候,不会对内部的变量产生强引用

  • 当block从栈上 copy 到堆上的时候,内部都会调用 __Block_object_assign

    • 如果是__block修饰的变量,会__block修饰的对象产生强引用

    • 如果是普通auto变量,看修饰的指针类型是strong 还是 weak(unsafe_unretained)

      • strong修饰的,block就会对内部的auto变量产生强引用

      • weak修饰的,block就不会对内部的auto变量产生强引用

    • 特别注意!上述条件仅在ARC环境下生效,如果是MRC环境下,block不会对内部auto变量产生强引用!(MRC下不会进行retain操作)

  • 当block从堆上移除的时候,内部会调用__Block_object_dispose函数,相当于对block内部所持有的对象进行移除release操作,如果retainCount为0,自动释放该__block变量

__block中的 _ forwarding 指针

内存拷贝的时候,如果block从栈被copy到堆上,肯定也希望内部的变量一起存储到堆上(让变量的生命周期可控,才不会被回收)

加入变量a在栈上,在栈上的指针,指向堆上的 block,堆上的block的 forwarding指向他自己,就可以保证,修改&获取的变量,都是堆上的变量

image.png

最终,__block指向的变量,是指向堆上的

__block 修饰的类型

@implementation MNObject
- (void)dealloc{
    NSLog(@"MNObject - dealloc");
}

@end

--------------------------------------------

typedef void (^MNBlock)();

MNBlock block;
{
    MNObject *obj = [[MNObject alloc]init];
    __block __weak MNObject *weakObj = obj;
    
    block = ^{
        NSLog(@"----------%p",weakObj);
    };
}
block();

问,上述代码的输出顺序是?

2019-03-09 21:57:56.673296+0800 Block-Demo[72692:8183596] MNObject - dealloc
2019-03-09 21:57:56.673520+0800 Block-Demo[72692:8183596] ----------0x0

解释:ARC下

image.png

上述代码,block 持有的是 weakObj,weak指针,所以block内部的__block结构体,对他内部持有的person不强引用!所以出了 小括号后,person没有被强引用,生命gg,先dealloc,输出dealloc,之后进行block调用,打印 ---------

特别注意,上述逻辑进在ARC下,如果在MRC下,中间结构体对象,不会对person 进行retain操作! 即便 person 是强指针修饰,也不会对内部的person对象进行强引用!

MRC环境下

MNBlock block;
{
    MNObject *obj = [[MNObject alloc]init];
    block = [^{
        NSLog(@"----------%p",obj);
    }copy];
    
    [obj release];
}
block();
[block release];

--------------------

输出:
2019-03-09 21:59:56.673296+0800 Block-Demo[72692:8183596] MNObject - dealloc
2019-03-09 21:59:56.673520+0800 Block-Demo[72692:8183596] ----------0x0

上述代码,obj 是 strong 修饰,但是并没有被 block 强引用!可见MRC环境下,修饰的对象,生成的中间block对象不会对 auto变量产生强引用。

Block的循环应用问题

传送门: 实际开发中-Block导致循环引用的问题(ARC环境下)

考题:MRC 下,block的循环引用如何解决呢?

  • 方案1:unsafe_unretained

MRC下,没有__weak,所以只能用_unsafe_unretained指针,原理和 weak 一样(ARC环境下不推荐使用,可能导致野指针,推荐使用weak)

__unsafe_unretained MNObject *weakSelf = self;
self.block = [^{
    NSLog(@"----------%p",weakSelf);
}copy];

方案2: __block

__block self;
self.block = [^{
    NSLog(@"----------%p",self);
}copy];

why? 上面关于 __block的总结

特别注意!上述条件仅在ARC环境下生效,如果是MRC环境下,block不会对内部auto变量产生强引用!(MRC下不会进行retain操作)

image.png

  • 方案3: 手动在block函数内将对象制空,并且必须手动保证block调用

MNObject *obj = [[MNObject alloc]init];
__unsafe_unretained MNObject *weakObj = obj;
obj.block = [^{
    NSLog(@"----------%p",obj);
    obj = nil;
}copy];

obj.block();

image.png

但是这个一定要注意,block必须调用,因为对象指针的清空操作,是写在block函数中的,如果没调用block,循环引用问题还是会存在,所以不推荐使用。

实际开发中,循环引用的检测工具推荐,facebook开源的 FBRetainCycleDetector,用过的都说好~

话外篇补充 - Block 和 delegate使用场景

个人愚见

  • 直接异步返回的,可以用block,比如网络请求,无需其他人工动作触发的

  • 如果是需要类似点击才能触发的,比如 Button的点击事件,可以用 delegate


老实说,block其实非常难,能考得特别深,本文也只是简单探究&总结下中级iOS常见的block考题,以及对Block底层的初步探究,如果是像我所在的三线城市,去面试那种非一线公司的话,如果能掌握本文,可能block相关的题目能答个八九不离十吧!(可能题目会变换组合,但是万变不离其宗)

block的文章其实很多,但是如果要真的深入理解,还是得动手,这里推荐初中级iOSer可以跟着本文的思路,一步一步跟着探究试试,本文只是起个抛砖引玉的作用

友情演出:小马哥MJ

参考资料

Objective-C 高级编程 iOS与OS X多线程和内存管理

实际开发中-Block导致循环引用的问题(ARC环境下)

招聘一个靠谱的 iOS

ChenYilong/iOSInterviewQuestions

作者:小蠢驴打代码

链接:https://www.jianshu.com/p/11f7c40076e9