如何更好地避免 block 循环引用

#####什么是循环引用
先说循环引用，这个东西大概是大多数程序猿都应该知道的常识，不仅是 Objective-C ，很多其他语言也有这个概念。假设有两个类 A 与 B，A 中存在一个 ivar objB，B 中存在一个 ivar objA。现在各有一个 A 与 B 类型的对象: a 与 b，如果：

1 2	a.objB = b; b.objA = a;

这样就会产生循环引用，如下图：

iOS 中 ARC 内存管理机制用一句话概括起来就是:

如果一个对象对象没有被其他对象强引用，那么它就将被销毁

而由于 a 与 b 彼此强引用了对方，他们两者都无法被释放。要解决这个问题也简单，打破某一条强引用，将它变成弱引用就是了，比如可以:

@interface A

//@property (nonatomic, strong) B b; //原来的代码
@property (nonatomic, weak) B b; //将 strong 引用改成 weak 引用

@end

**弱引用:**weak类型的指针也可以指向对象，但是并不会持有该对象。并且在对象被释放的时候，自动被设置为 nil

那么 block 的循环引用也跟这个类似，只不过是其中一方变成一个 block：

block 循环引用什么时候会发生？举一个简单的栗子，有一个 BBBViewController 类型的对象 bCon，通过一个 navigation controller 来加载显示:

@interface BBBViewController : UIViewController

@property (nonatomic, strong) UILabel *label;
@property (strong, nonatomic) VoidBlock block;

@end

@implementation BBBViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    self.block = ^() {
        self.label.text = @"circular reference";
    };
}

@end

在这种情况下，当 bCon 从 navigationCon 中被 pop 掉时，bCon 并不会被释放(可通过在 dealloc 中的断点来观察)。简单一点的情况编译器还能检查出来，然后给你一个警告：

要是引用层级深一点，编译器可就不知道了：

要知道 block 为什么会引用了 self，就要稍微了解一下：

#####Objective-C block的实现
关于 block 的实现，还有对外部变量的引用方式，在文末的参考文章可以找到非常详尽的说明，大概来说就是：

block 实例会保存引用自外部的变量。可能是变量的值，也有可能是变量的指针(比如使用了 __block 修饰的变量)

那么，对于self呢。参考文献中的例子都没有涉及到这一点。而我们实际上经常使用 block 作为一些对象的回调，其中往往涉及到当前类的属性设置。下面看一个简单的例子：

//.h
@interface CCCObject : NSObject

@property (nonatomic) int value;

@end

//.m
typedef void (^VoidBlock)();

@implementation CCCObject

- (id)init
{
    if (self = [super init]) {
        VoidBlock block = ^() {
            int i = 1024;
        };
        block();
    }
    
    return self;
}

@end

在 CCCObject 的 init 函数中定义了一个 block，这个 block 声明并初始化了一个局部变量，用 clang 将它翻译成 C++ 代码：

1	clang -rewrite-objc CCCObject.m

我们可以得到一个拥有 10W+ 行代码的文件，摘取主要部分如下：

__CCCObject__init_block_impl_0
这是 init 函数中 block 的结构定义。其中 impl 是每个 block 结构都会拥有的变量，它包含一些基本的信息：

isa 指针，所有对象都会拥有该指针，用来实现对象相关的功能；
flags，用来按 bit 位表示一些 block 的附加信息，在 block 进行 copy 的时候会使用到；
funcPtr，函数指针，指向 block 中实际实现的函数调用地址，例如本例中的 __CCCObject__init_block_func_0
desc，block 的附加描述信息，例如 size，还有 copy 跟 dispose 函数的指针

__CCCObject__init_block_func_0
从这个函数里面的那句代码就可以知道，这就是 block 在实际执行的时候调用的业务函数。

接下来对 block 做一些修改，让它修改属性 value 的值：

- (id)init
{
    if (self = [super init]) {
        VoidBlock block = ^() {
            self.value = 1024;
        };
        block();
    }
    
    return self;
}

接着还是 clang 一下，摘取主要代码部分如下：

留意 block 结构体的实现，里面多了一个成员变量 CCCObject *self，用来保存所引用的 CCCObject 对象，在实现函数中通过 objc_msgSend 函数来对 value 属性进行设置。换句话说，block 强引用了 self.

有兴趣的朋友可以再看看 _ICCCObject_init 这个函数，看起来好像一团糟的样子，因为它糅杂了 C 语言里面的两个最强利器：强制类型转换 以及指针，而且还用得不少，看上去很糟糕。但它实际上做的主要事情是：

通过构造函数 __CCCObject__init_block_impl_0 构造一个 block 对象，构造时候需要将实际业务函数 ***_func_0 作为其中一个参数传入；
然后通过这个对象中的函数指针，来调用业务函数，需要将这个 block 结构自身作为参数传入；

那么如果没有修改 self 的属性，而是单纯的将 self 作为值传递到一个局部变量中呢：

- (id)init
{
    if (self = [super init]) {
        VoidBlock block = ^() {
            CCCObject *cccObject = self;
        };
        block();
    }
    
    return self;
}

同样会强引用 self。

#####解除 block 引用循环
所以，如果在 block 中使用到 self 关键字(有例外，下详)，而 self 通过某种方式引用了这个 block，那么引用循环就会产生。那么如何打破 block 的引用循环，经典的做法是：

- (id)init
{
    if (self = [super init]) {
    	__weak __typeof(&*self) weakSelf = self;
        VoidBlock block = ^() {
            weakSelf.value = 1024;
        };
        block();
    }
    
    return self;
}

而 extobjc 这个库中的 EXTScope.h 定义了两个更方便的宏，可以更加优雅地解决 block 循环引用问题: weakify 和 strongify。最新版本的实现方法有点复杂，先看看传统的写法(以下内容主要参考自这里)：

#define weakify( x ) \
_Pragma("clang diagnostic push") \
_Pragma("clang diagnostic ignored \"-Wshadow\"") \
autoreleasepool{} __weak __typeof__(x) __weak_##x##__ = x; \
_Pragma("clang diagnostic pop")

#define strongify( x ) \
_Pragma("clang diagnostic push") \
_Pragma("clang diagnostic ignored \"-Wshadow\"") \
try{} @finally{} __typeof__(x) x = __weak_##x##__; \
_Pragma("clang diagnostic pop")

使用方法：

- (id)init
{
    if (self = [super init]) {
    	@weakify(self) // 定义了一个__weak的self_weak_变量
        self.block = ^() {
            @strongify(self) // 局域定义了一个__strong 的同名 self 指针指向self_weak
        					 // 至于为什么没有报警告，看定义就知道了
            self.value = 1024;
        };
        self.block();
    }
    
    return self;
}

原理就正如注释所写的，转换成原生代码的话：

- (id)init
{
    if (self = [super init]) {
    	__weak typeof(self) weakSelf = self;
        self.block = ^() {
            __strong typeof(weakSelf) strongSelf = weakSelf;
            strongSelf.value = 1024;
        };
        self.block();
    }
    
    return self;
}

解释一下：

在 block 外部定义一个 weakSelf，供下面的 block 进行引用;
在 block 中定义一个局部同名 self 指针，通过 weakSelf strong 引用自身，保证 block 执行的过程中，同名覆盖的变量(也就是 self)不会被释放掉;
由于 block 对 self 是弱引用，在同名 strong 局部变量被释放之后，block 也就结束了所有对 self 的强引用；

至于新版本的实现变化，就是在原来的基础上，增加了对多个变量的支持，这里就不说了，这篇文章已有讲解@weakify, @strongify。

以上

#####参考资料
weakify 以及 strongify