iOS Block的本质（一）

用户1941540

发布于 2019-02-15 15:42:23

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发布于 2019-02-15 15:42:23

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iOS Block的本质（一）

1.对block有一个基本的认识

block本质上也是一个oc对象，他内部也有一个isa指针。block是封装了函数调用以及函数调用环境的OC对象。

2.探寻block的本质

首先写一个简单的block

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        int age = 10;
        void (^block)(int, int) =  ^(int a , int b){
            NSLog(@"this is a block! -- %d", age);
            NSLog(@"this is a block!");
            NSLog(@"this is a block!");
            NSLog(@"this is a block!");
        };

        block(10, 10);
    }
    return 0;
}

3.查看其内部结构

使用命令行将代码转化为c++与OC代码进行比较 xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m命令代码 // 编译后代码 int main(int argc, const char * argv[]) { /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; int age = 10; void (*block)(int, int) = ((void (*)(int, int))&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, age)); ((void (*)(__block_impl *, int, int))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block, 10, 10); } return 0; }
从以上c++代码中block的声明和定义分别与oc代码中相对应显示。将c++中block的声明和调用分别取出来查看其内部实现。
定义block变量代码 // 定义block变量代码 void(*block)(int ,int) = ((void (*)(int, int))&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, age)); // 可以简化为下列 // void (*block)(int, int) = &__main_block_impl_0(__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, age);
上述定义代码中，可以发现，block定义中调用了__main_block_impl_0函数，并且将__main_block_impl_0函数的地址赋值给了block。那么我们来看一下__main_block_impl_0函数内部结构。
__main_block_imp_0结构体 struct __main_block_impl_0 { struct __block_impl impl; struct __main_block_desc_0* Desc; int age; __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int _age, int flags=0) : age(_age) { impl.isa = &_NSConcreteStackBlock; impl.Flags = flags; impl.FuncPtr = fp; Desc = desc; } };
__main_block_imp_0结构体内有一个同名构造函数__main_block_imp_0，构造函数中对一些变量进行了赋值最终会返回一个结构体。
- 那么也就是说最终将一个__main_block_imp_0结构体的地址赋值给了block变量
- __main_block_impl_0结构体内可以发现__main_block_impl_0构造函数中传入了四个参数。(void *)__main_block_func_0、&__main_block_desc_0_DATA、age、flags。其中flage有默认值，也就说flage参数在调用的时候可以省略不传。而最后的 age(_age)则表示传入的_age参数会自动赋值给age成员，相当于age = _age。
- 接下来着重看一下前面三个参数分别代表什么。
1. (void *)__main_block_func_0参数 ```C++ static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself, int a, int b) { int age = __cself->age; // bound by copy NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_2r__m13fp2x2n9dvlr8d68yry500000gn_T_main_3f4c4a_mi_0, age); NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_2r__m13fp2x2n9dvlr8d68yry500000gn_T_main_3f4c4a_mi_1); NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_2r__m13fp2x2n9dvlr8d68yry500000gn_T_main_3f4c4a_mi_2); NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_2r__m13fp2x2n9dvlr8d68yry500000gn_T_main_3f4c4a_mi_3); } ```
  - 在__main_block_func_0函数中首先取出block中age的值，紧接着可以看到四个熟悉的NSLog，可以发现这段代码恰恰是我们在block块中写下的代码。
  - 那么__main_block_func_0函数中其实存储着我们block中写下的代码。而__main_block_impl_0函数中传入的是(void *)__main_block_func_0，也就说将我们写在block块中的代码封装成__main_block_func_0函数，并将__main_block_func_0函数的地址传入了__main_block_impl_0的构造函数中保存在结构体内。
2. &__main_block_desc_0_DATA参数 C++ 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)};
  - 我们可以看到__main_block_desc_0中存储着两个参数，reserved和Block_size，并且reserved赋值为0而Block_size则存储着__main_block_impl_0的占用空间大小。最终将__main_block_desc_0结构体的地址传入__main_block_func_0中赋值给Desc。
3. age参数
  - age也就是我们定义的局部变量。因为在block块中使用到age局部变量，所以在block声明的时候这里才会将age作为参数传入，也就说block会捕获age，如果没有在block中使用age，这里将只会传入(void *)__main_block_func_0，&__main_block_desc_0_DATA两个参数。这里可以根据源码思考一下为什么当我们在定义block之后修改局部变量age的值，在block调用的时候无法生效。
  - 因为block在定义的之后已经将age的值传入存储在__main_block_imp_0结构体中并在调用的时候将age从block中取出来使用，因此在block定义之后对局部变量进行改变是无法被block捕获的。
此时回过头来查看__main_block_impl_0结构体 struct __main_block_impl_0 { struct __block_impl impl; struct __main_block_desc_0* Desc; int age; __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int _age, int flags=0) : age(_age) { impl.isa = &_NSConcreteStackBlock; impl.Flags = flags; impl.FuncPtr = fp;// block 内部代码块地址 Desc = desc;// 存储block 对象占用的内存大小 } };
首先我们看一下__block_impl第一个变量就是__block_impl结构体。 // __block_impl结构体内部 struct __block_impl { void *isa; int Flags; int Reserved; void *FuncPtr; };
我们可以发现__block_impl结构体内部就有一个isa指针。因此可以证明block本质上就是一个oc对象。而在构造函数中将函数中传入的值分别存储在__main_block_impl_0结构体实例中，最终将结构体的地址赋值给block。
接着通过上面对__main_block_impl_0结构体构造函数三个参数的分析我们可以得出结论：
1. __block_impl结构体中isa指针存储着&_NSConcreteStackBlock地址，可以暂时理解为其类对象地址，block就是_NSConcreteStackBlock类型的。
2. block代码块中的代码被封装成__main_block_func_0函数，FuncPtr则存储着__main_block_func_0函数的地址。
3. Desc指向__main_block_desc_0结构体对象，其中存储__main_block_impl_0结构体所占用的内存。
调用block执行内部代码 ((void (*)(__block_impl *, int, int))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block, 10, 10);
通过上述代码可以发现调用block是通过block找到FunPtr直接调用，通过上面分析我们知道block指向的是__main_block_impl_0类型结构体，但是我们发现__main_block_impl_0结构体中并不直接就可以找到FunPtr，而FunPtr是存储在__block_impl中的，为什么block可以直接调用__block_impl中的FunPtr呢？
重新查看上述源代码可以发现，(__block_impl *)block将block强制转化为__block_impl类型的，因为__block_impl是__main_block_impl_0结构体的第一个成员，相当于将__block_impl结构体的成员直接拿出来放在__main_block_impl_0中，那么也就说明__block_impl的内存地址就是__main_block_impl_0结构体的内存地址开头。所以可以转化成功。并找到FunPtr成员。
上面我们知道，FunPtr中存储着通过代码块封装的函数地址，那么调用此函数，也就是会执行代码块中的代码。并且回头查看__main_block_func_0函数，可以发现第一个参数就是__main_block_impl_0类型的指针。也就是说将block传入__main_block_func_0函数中，便于重中取出block捕获的值。

3.验证block的本质

验证block的本质是__main_block_impl_0结构体类型。

通过代码证明一下上述内容： #import <Foundation/Foundation.h> struct __main_block_desc_0 { size_t reserved; size_t Block_size; }; struct __block_impl { void *isa; int Flags; int Reserved; void *FuncPtr; }; struct __main_block_impl_0 { struct __block_impl impl; struct __main_block_desc_0* Desc; int age; }; int main(int argc, const char * argv[]) { @autoreleasepool { int age = 10; void (^block)(int, int) = ^(int a , int b){ NSLog(@"this is a block! -- %d", age); NSLog(@"this is a block!"); NSLog(@"this is a block!"); NSLog(@"this is a block!"); }; // 将底层的结构体强制转化为我们自己写的结构体，通过我们自定义的结构体探寻block底层结构体 struct __main_block_impl_0 *blockStruct = (__bridge struct __main_block_impl_0 *)block; block(10, 10); } return 0; }
通过打断点可以看出我们自定义的结构体可以被赋值成功，以及里面的值。