面试题：Objective-C代码块（Block）的内存特性及应用场景

Question

阐述Objective-C代码块（Block）的内存特性，比如在栈上、堆上的情况以及如何进行内存管理。并举例说明在实际项目开发中，代码块在多线程编程场景下的具体应用，分析不同内存情况对多线程编程的影响。

Answer 1

1. Block的内存特性

• 栈上（Stack）：默认情况下，Block定义在方法内部时，它会在栈上分配内存。栈上的Block生命周期与它所在的函数栈帧相同，当函数返回时，栈上的Block会被销毁。例如：

void someFunction() {
    int value = 10;
    void (^stackBlock)() = ^{
        NSLog(@"Value: %d", value);
    };
    stackBlock();
}

这里的stackBlock就是在栈上的。

• 堆上（Heap）：当Block被copy操作时，它会从栈上复制到堆上。堆上的Block有自己独立的内存空间，其生命周期由引用计数管理。在ARC（自动引用计数）环境下，编译器会自动处理copy操作。例如，将Block作为返回值或者存储在对象的属性中时，通常会进行copy操作到堆上。

@property (nonatomic, copy) void (^heapBlock)();

- (void)setupBlock {
    int value = 20;
    void (^stackBlock)() = ^{
        NSLog(@"Value: %d", value);
    };
    self.heapBlock = stackBlock; // 这里stackBlock被copy到堆上
}

2. 内存管理

• ARC下：ARC会自动管理Block的内存。当Block被copy到堆上后，ARC会根据引用计数自动释放堆上的Block。例如，当持有堆上Block的对象被释放时，如果没有其他强引用指向该Block，ARC会自动释放它。
• MRC下：在手动引用计数（MRC）环境中，需要开发者手动进行copy和release操作。对栈上的Block调用copy，将其复制到堆上并增加引用计数；当不再需要堆上的Block时，调用release减少引用计数，当引用计数为0时，堆上的Block会被释放。

3. 多线程编程场景下的应用

• GCD（Grand Central Dispatch）：GCD是iOS开发中常用的多线程编程模型，大量使用了Block。例如，在主线程以外的队列中执行任务：

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
dispatch_async(queue, ^{
    // 这里的Block会在后台队列中执行
    NSLog(@"This is a background task");
});

• NSOperationQueue：NSOperationQueue也可以配合Block使用来实现多线程任务。例如：

NSBlockOperation *blockOperation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
    // 多线程任务代码
    NSLog(@"This is a task in NSOperationQueue");
}];
NSOperationQueue *operationQueue = [[NSOperationQueue alloc] init];
[operationQueue addOperation:blockOperation];

4. 不同内存情况对多线程编程的影响

• 栈上Block：由于栈上Block生命周期与函数栈帧相同，如果在多线程场景下使用栈上Block，当函数返回，栈上Block被销毁，可能导致多线程任务访问已释放的内存，引发程序崩溃。例如，在函数内部启动一个异步任务并使用栈上Block，函数返回后，栈上Block被销毁，而异步任务可能还未执行完，此时访问Block中的变量就会出错。
• 堆上Block：堆上的Block由于有独立的内存空间和引用计数管理，在多线程场景下相对安全。只要堆上Block的引用计数不为0，它就不会被释放，多线程任务可以正常执行。例如，在GCD中使用的Block，通常都是在堆上，这样可以确保任务在后台队列中顺利执行，不用担心内存提前释放的问题。