OC block底层实现原理

编程语言 2018-07-23 23:39:47 阅读次数: 0

先看两个实例

1、

typedef void(^captureObjectBlock)(void);
captureObjectBlock testBlock;

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    [self captureObject];
    testBlock();
}

- (void)captureObject {
    int captureNum = 1;
    testBlock = ^() {
        NSLog(@"num = %d", captureNum);
    };
    captureNum = 2;
}

上面打印的是几？captureNum 出作用域之后是否别销毁？
打印结果：

num = 1

同样类型的实例

typedef void(^captureObjectBlock2)(NSObject *);
captureObjectBlock2 testBlock2;

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    [self captureObject2];
    testBlock2([[NSObject alloc] init]);
    testBlock2([[NSObject alloc] init]);
    testBlock2([[NSObject alloc] init]);
}

- (void)captureObject2 {
    NSMutableArray *mutArray = [[NSMutableArray alloc] init];
    testBlock2 = ^(NSObject *obj) {
        [mutArray addObject:obj];
        NSLog(@"mutArray元素的个数：%ld", [mutArray count]);
    };
}

打印的数组的个数是多少？
有人会回答：mutArray是captureObject方法的局部变量，mutArray指针 保存到栈上，那么当执行完captureObject方法后，出去了作用域mutArray变量就会被系统自动释放。

所以当执行captureBlk([[NSObject alloc] init]); 的时候，mutArray为nil，每次打印的为0。

这是错误的，实际为

mutArray元素的个数：1
mutArray元素的个数：2
mutArray元素的个数：3

那么如果把上面代码中的mutArray改为weak类型：

NSMutableArray __weak *mutArray = [[NSMutableArray alloc] init];

打印结果：

mutArray元素的个数：0
mutArray元素的个数：0
mutArray元素的个数：0

2、

    __block int testNum = 10;
    void (^block)(void) = ^() {
        NSLog(@"读取局部变量：%d", testNum);
    };
    testNum = 20;
    block();
    NSLog(@"block执行后的值：%d", testNum);

打印结果：

读取局部变量：20
block执行后的值：20

本文会分析上面的代码中block底层 都做了哪些操作。

用过block的可以 直接忽略前面的语法部分。直接从第三部分看即可。

一、block的使用

1、block声明

void (^blockName)(int arg1, int arg2);

中文翻译：返回值(^block变量名)(block的参数)
参数名称可以省略，也可以写成：

void (^blockName)(int, int);

2、block定义

^void(int arg1, int arg2) {
};

中文翻译：^返回类型(block的参数)
返回类型可以省略，也可以写成：

^(int arg1, int arg2) {};

声明定义和调用：

    void (^blockName)(int, int) = ^(int arg1, int arg2) {
        NSLog(@"arg1 + arg2 = %d", arg1 + arg2);
    };
    blockName(1,2);

block作为方法的参数：

- (void)viewDidLoad {
    //2、没有参数
    void (^blockName2)() = ^() {
        NSLog(@"block2");
    };
    blockName2();

    //3、block有返回值
    int (^blockName3)(int) = ^(int n) {
        return n * 2;
    };
    //4、block作为方法的参数
    [self testBlock2:blockName3];
}

- (void)testBlock2:(int(^)(int))myBlock {
    myBlock(10);
}

3、block只有在调用的时候才会执行里面的函数内容。

二、block调用外部变量

1、全局变量，block可以进行读取和修改。

@interface ViewController () {
    NSInteger num;
}

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    //1、block修改成员变量
    void (^block1)() = ^(){
        ++num;
        NSLog(@"调用成员变量： %ld", num);
    };
    block1();
}
// 打印结果：
调用成员变量： 0

2、局部变量，block只能读取，不能修改局部变量。这个时候是值传递。

如果想修改局部变量，要用__block来修饰。这个时候是引用传递。下面会聊下block的实现原理。

    //2、调用局部变量，不用__block
    NSInteger testNum2 = 10;
    void (^block2)() = ^() {
        //testNum = 1000; 这样是编译不通过的
        NSLog(@"修改局部变量： %ld", testNum2);
    };
    testNum2 = 20;
    block2();
    NSLog(@"testNum最后的值： %ld", testNum2);
    // 打印结果：
    修改局部变量： 10
    testNum最后的值： 20
//3、修改局部变量，要用__block
    __block NSInteger testNum3 = 10;
    void (^block3)() = ^() {
        NSLog(@"读取局部变量： %ld", testNum3);
        testNum3 = 1000;
        NSLog(@"修改局部变量： %ld", testNum3);
    };
    testNum3 = 20;
    block3();
    testNum3 = 30;
    NSLog(@"testNum最后的值： %ld", testNum3);
    // 打印结果：
    修改局部变量： 20
    修改局部变量： 1000
    testNum最后的值： 30

3、block代码分析

网上很多通过Clang（LLVM编译器）将OC的代码转换成C++源码，来进行分析的。但是这些转换的代码并不是block的源代码，只是用来理解用的过程代码。

1、block不包含任何变量

新建一个testBlock.m文件。文件中代码为：

#import <Foundation/Foundation.h>

int main() {
    void (^blockname)() = ^{
        printf("打印block函数");
    };
    blockname();
    return 0;
}

cd 到testBlock.m文件所在的目录，执行clang命令：

clang -rewrite-objc testBlock.m

这时会在目录中出现.cpp文件，生成.cpp的核心代码主要在文件的底部

// __block_impl 是block的结构体
struct __block_impl {
  void *isa;       // isa指针，在OC中，任何对象都有isa指针
  int Flags;       // 按 bit 位表示一些 block 的附加信息，在 block copy 实现时就会使用
  int Reserved;    // 保留变量
  void *FuncPtr;   // 函数指针，指向 block 声明的方法
};

// __main_block_func_0 是block要执行的函数
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
        printf("打印block函数");
}

// __main_block_desc_0 是 block描述信息 的结构体
static struct __main_block_desc_0 {
  size_t reserved;     // 结构体信息保留字段
  size_t Block_size;   // 结构体大小
} __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0)};

// __main_block_impl_0 是block的实现，也是 block 实现的入口
struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;   // impl 为block类型的变量，函数里对它的impl的isa、Flags、FuncPtr来进行赋值
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags=0) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;  // block的三种类型：_NSConcreteStackBlock、_NSConcreteGlobalBlock、_NSConcreteMallocBlock
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};

int main() {
    // 定义并初始化了block类型的变量
    void (*blockname)() = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));
    // 调用block
    ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)blockname)->FuncPtr)((__block_impl *)blockname);
    return 0;
}

强调一下关键的部分：

1.1 block的结构体

// __block_impl 是block的结构体
struct __block_impl {
  void *isa;       // isa指针，在OC中，任何对象都有isa指针
  int Flags;       // 按 bit 位表示一些 block 的附加信息，在 block copy 实现时就会使用
  int Reserved;    // 保留变量
  void *FuncPtr;   // 函数指针，指向 block 声明的方法
};

isa：isa指针，在Objective-C中，任何对象都有isa指针。
block 有三种类型：

_NSConcreteGlobalBlock：全局的静态 block，类似函数。如果block里不获取任何外部变量。或者的变量是全局作用域时，如成员变量、属性等； 这个时候就是Global类型

_NSConcreteStackBlock：保存在栈中的 block，栈都是由系统管理内存，当函数返回时会被销毁。__block类型的变量也同样被销毁。为了不被销毁，block会将block和__block变量从栈拷贝到堆。

_NSConcreteMallocBlock：保存在堆中的 block，堆内存可以由开发人员来控制。当引用计数为 0 时会被销毁。

代码执行的时候，block的isa有上面3种值

1.2 block的类型

impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;

这里 impl.isa 的类型为_NSConcreteStackBlock，由于 clang 改写的具体实现方式和 LLVM 不太一样，所以这里 isa 指向的还是_NSConcreteStackBlock。但在 LLVM 的实现中，开启 ARC 时，block 应该是 _NSConcreteGlobalBlock 类型。

所以 block是什么类型 在 clang代码里是看不出来的。

如果要查看block的类型还是要通过Xcode进行打印：

- (void) clangCode {
    void (^clangBlk)() = ^{
        printf("打印block函数");
    };
    NSLog(@"clangBlk = %@", clangBlk);
    clangBlk();
}

打印结果：

clangBlk = <__NSGlobalBlock__: 0x10ac58090>
打印block函数

上面block代码，没有获取任何外部变量，应该是 _NSConcreteGlobalBlock类型的。该类型的block和函数一样 存放在 代码段 内存段。内存管理简单。

2、block访问局部变量

新建testBlock2.m文件，代码如下：

#import <Foundation/Foundation.h>

int main() {
    int num = 1;
    void (^blockname)() = ^{
        printf("num = %d", num);
    };
    blockname();
    return 0;
}

通过clang命令生成 的核心代码如下，和刚才clang的代码 不同的地方 已经加了注释：

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 num;  // 1、多了一个变量 num，block访问的局部变量，赋值给了这个int变量
  __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int _num, int flags=0) : num(_num) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};

static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
  int num = __cself->num; // 2、__main_block_impl_0 的 num 变量赋值给 __main_block_func_0 里的变量
        printf("num = %d", num);
}

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 num = 1;  // 3、主函数内多了int变量
    void (*blockname)() = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, num));
    ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)blockname)->FuncPtr)((__block_impl *)blockname);
    return 0;
}

关键部分：

2.1 可以看到 __main_block_impl_0 中添加了 一个int num的变量。在 __main_block_func_0中使用了该变量。从这里可以看出来 这里是 值拷贝，不能修改，只能访问。

2.2 用Xcode打印上面block代码，得到的类型为：__NSMallocBlock。

_NSConcreteStackBlock类型的block存在栈区，当变量作用域结束的时候，这个block和block上的__block变量就会被销毁。

这样当block获取了局部变量，在其他地方访问的时候就会崩溃。block通过copy来解决了这个问题，可以将block从栈拷贝到堆。这样当栈上的作用域结束后，仍然可以访问block和block中的外部变量。

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/JinManli/article/details/81170793
今日推荐
开放签电子签章：停止新增，优化体验，前进更进（五一假期前工作）
开源日报 | 中学生开源前端动画引擎；全球首个Llama3 8B中文版开源模型；联想电脑恐出局；Linus讽刺AI炒作
“百模大战”必有一战 | 2024中国“百模大战”竞争格局分析
最强开源大模型 Llama 3 上架 Gitee AI
虽然老乡鸡开源的不是代码，但背后的原因却让人很暖心
富文本编辑器 Quill 2.0 重磅发布，特性、可靠性与开发者体验大幅提升
周排行
使用Redis中间件解决商品秒杀活动中出现的超卖问题（使用Java多线程模拟高并发环境）
野指针及c++指针使用注意点
redis 3.0　新特性
(翻译)火狐操作系统javascript API
微信小程序开发入门
mysql数据查询之五子句(where、group by、having、order by和limit)
Codeforces Round #517 Div. 1翻车记
在caffe 中实现Generative Adversarial Nets（二）
企业级漏洞扫描工具
java byte数组与String互转
每日归档
更多
2024-04-23(26)
2024-04-22(39)
2024-04-21(0)
2024-04-20(6)
2024-04-19(5)
2024-04-18(0)
2024-04-17(5)
2024-04-16(70)
2024-04-15(42)
2024-04-14(0)

代码天地 © 2018 codetd.com

境外服务器   最新电视剧2022