iOS block探究(二): 深入理解你要知道的block都在这里

你要知道的block都在这里

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三种block类型

NSGlobalBlock

如果block不捕获外部变量,那么在ARC环境下就是创建一个全局block。全局block存储在全局内存中,不需要在每次调用的时候都在栈中创建,块所使用的整个内存区在编译期已经确定了,因此这种块是一种单例,不需要多次创建。

NSMallocBlock

如果block捕获外部变量,那么在ARC环境下就是创了一个堆区block。代码中最常用的block也就是堆区block,当堆区block的引用计数为0时也会像普通对象一样被销毁,再也不能使用了。

NSStackBlock

在MRC环境下,默认创建栈区block,一般使用copy函数拷贝到堆区再使用,否则block可能会被释放,在ARC环境下一般不考虑。

深入代码理解block

LLVM Block_private.h可以找到苹果关于block的相关定义。

比较重要的定义代码如下:

/* Revised new layout. */
struct Block_descriptor {
    unsigned long int reserved;
    unsigned long int size;
    void (*copy)(void *dst, void *src);
    void (*dispose)(void *);
};


struct Block_layout {
    void *isa;
    int flags;
    int reserved; 
    void (*invoke)(void *, ...);
    struct Block_descriptor *descriptor;
    /* Imported variables. */
};

上述结构体中最重要的就是invoke变量,从声明中可以看出,这是一个函数指针,指向block的执行代码,可以认为block的执行代码是一个匿名函数,在创建block的时候传递给了invoke变量。 struct Block_layout结构体中有一个descriptor变量,而struct Block_descriptor比较重要的就是copy函数和dispose函数,从命名就可以看出,copy函数用于捕获变量并持有引用,而dispose函数就是用于释放捕获的变量。 block捕获的变量都会存储在结构体struct Block_layout的后面,对于对象存储的是指针,在invoke函数执行之前全部读出。 以上就是block大致的实现方式,可以看出,block是一种替换函数指针的语法,相比使用函数指针更方法,写法也更便捷。

接下来看一下具体代码的实现。 在进入正题之前,先介绍一个clang编译器的命令

clang -rewrite-objc main.m 这个命令用于clang重写.m文件.cpp文件

先实现一个最简单的无参数无返回值的block

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        void (^printBlock)() = ^{
            NSLog(@"Hello World");
        };
        printBlock();
    }
    return 0;
}

使用上述命令生成.cpp文件后可以找到如下代码

struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  __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;
  }
};
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {

      NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_1f_dz4kq57d4b19s4tfmds1mysh0000gn_T_main_cb4573_mi_0);
     }

static struct __main_block_desc_0 {
  size_t reserved;
  size_t Block_size;
} __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0)};
int main(int argc, const char * argv[]) {
    /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;
     void (*printBlock)() = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));
     ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)printBlock)->FuncPtr)((__block_impl *)printBlock);
    }
    return 0;
}

static __NSConstantStringImpl __NSConstantStringImpl__var_folders_1f_dz4kq57d4b19s4tfmds1mysh0000gn_T_main_cb4573_mi_0 __attribute__ ((section ("__DATA, __cfstring"))) = {__CFConstantStringClassReference,0x000007c8,"Hello World",11};

上述代码中__main_block_func_0函数就是创建block时定义的一个函数,当block执行时就是执行了该函数,这个函数内部是调用了另一个函数,也就是block里写的执行代码,可以看出,block实际就是将我们定义的block又封装了一下,使用起来更方便。

接下来修改代码,让block捕获一个对象

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        NSString *name = @"Jiaming Chen";
        void (^printBlock)() = ^{
            NSLog(@"Hello World %@", name);
        };
        printBlock();
    }
    return 0;
}

再次使用clang重写代码后可以看到如下定义

struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  NSString *name;
  __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, NSString *_name, int flags=0) : name(_name) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
  NSString *name = __cself->name; // bound by copy

      NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_1f_dz4kq57d4b19s4tfmds1mysh0000gn_T_main_e6fe7a_mi_1, name);
     }
static void __main_block_copy_0(struct __main_block_impl_0*dst, struct __main_block_impl_0*src) {_Block_object_assign((void*)&dst->name, (void*)src->name, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);}

static void __main_block_dispose_0(struct __main_block_impl_0*src) {_Block_object_dispose((void*)src->name, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);}

static struct __main_block_desc_0 {
  size_t reserved;
  size_t Block_size;
  void (*copy)(struct __main_block_impl_0*, struct __main_block_impl_0*);
  void (*dispose)(struct __main_block_impl_0*);
} __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0), __main_block_copy_0, __main_block_dispose_0};
int main(int argc, const char * argv[]) {
    /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;
     NSString *name = (NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_1f_dz4kq57d4b19s4tfmds1mysh0000gn_T_main_e6fe7a_mi_0;
     void (*printBlock)() = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, name, 570425344));
     ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)printBlock)->FuncPtr)((__block_impl *)printBlock);
    }
    return 0;
}

struct __main_block_impl_0中可以看到里面存储了被捕获的对象,同时在__main_block_func_0函数中将捕获的对象赋值给了上述结构体变量。并且增加了__main_block_copy_0函数和__main_block_dispose_0函数,分别用于持有对象和释放对象。

再看一下__block的使用会有什么区别。 修改代码如下:

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        __block NSUInteger age = 22;
        void (^printBlock)() = ^{
            NSLog(@"Hello World %ld", age);
            age = 100;
        };
        printBlock();
    }
    return 0;
}

重写生成的代码如下:

struct __Block_byref_age_0 {
  void *__isa;
__Block_byref_age_0 *__forwarding;
 int __flags;
 int __size;
 NSUInteger age;
};

struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  __Block_byref_age_0 *age; // by ref
  __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, __Block_byref_age_0 *_age, int flags=0) : age(_age->__forwarding) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
  __Block_byref_age_0 *age = __cself->age; // bound by ref

      NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_1f_dz4kq57d4b19s4tfmds1mysh0000gn_T_main_ea236c_mi_0, (age->__forwarding->age));
      (age->__forwarding->age) = 100;
     }
static void __main_block_copy_0(struct __main_block_impl_0*dst, struct __main_block_impl_0*src) {_Block_object_assign((void*)&dst->age, (void*)src->age, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);}

static void __main_block_dispose_0(struct __main_block_impl_0*src) {_Block_object_dispose((void*)src->age, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);}

static struct __main_block_desc_0 {
  size_t reserved;
  size_t Block_size;
  void (*copy)(struct __main_block_impl_0*, struct __main_block_impl_0*);
  void (*dispose)(struct __main_block_impl_0*);
} __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0), __main_block_copy_0, __main_block_dispose_0};
int main(int argc, const char * argv[]) {
    /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;
     __attribute__((__blocks__(byref))) __Block_byref_age_0 age = {(void*)0,(__Block_byref_age_0 *)&age, 0, sizeof(__Block_byref_age_0), 22};
     void (*printBlock)() = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, (__Block_byref_age_0 *)&age, 570425344));
     ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)printBlock)->FuncPtr)((__block_impl *)printBlock);
    }
    return 0;
}

上述代码可以看出,使用__block修饰后会生成一个struct __Block_byref_age_0的结构体,可以看出,__block修饰后会捕获变量的引用而不是进行值拷贝,这也就是为什么block内部可以修改__block修饰的变量以及外部变量修改后会影响block内部捕获变量的原因了。

备注

由于作者水平有限,难免出现纰漏,如有问题还请不吝赐教。

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