¿Por qué la llamada de bloqueo de iOS debe considerarse vacía?

0x1 Prefacio

En iOS, es seguro llamar a los métodos OC con un puntero nulo, pero llamar a un bloque con un puntero nulo provocará un bloqueo. Este artículo explicará este fenómeno desde la perspectiva de la compilación.

La estructura del bloque 0x2

La estructura de Block se puede encontrar en el código fuente abierto Objc4-706 de Runtime , que se encuentra en Block-private.h:

struct Block_layout {
    void *isa;
    volatile int32_t flags; // contains ref count
    int32_t reserved; 
    void (*invoke)(void *, ...);
    struct Block_descriptor_1 *descriptor;
    // imported variables
};

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En arm64, un puntero ocupa 8 bytes e int32_t ocupa 4 bytes, por lo que el diseño básico de memoria de un bloque es el siguiente:

código de prueba 0x3

1. Primero defina la prueba auxiliar de la clase Helper, el código es el siguiente:

@interface Helper : NSObject

@property (nonatomic, copy) dispatch_block_t block;

@end

@implementation Helper

- (void)triger {}

@end
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2. Caso de prueba 1: llamar a un bloque de objeto normal

- (void)testBlock {
    Helper *helper = [Helper new];
    helper.block = ^{
        NSLog(@"test");
    };
    helper.block();
}
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Ponga un punto de interrupción en la entrada de la función testBlock

Luego busque Debug-> en la barra de menú de Xcode Debug Workflow, marqueAlways Show Disassembly

Ejecute el código, active el punto de interrupción e ingrese automáticamente el ensamblado de Xcode, como se muestra en la figura.

3. Asamblea de análisis

TestBlock`-[ViewController testBlock]:
    0x1001a5d1c <+0>:   sub    sp, sp, #0x40
    0x1001a5d20 <+4>:   stp    x29, x30, [sp, #0x30]
    0x1001a5d24 <+8>:   add    x29, sp, #0x30
    0x1001a5d28 <+12>:  stur   x0, [x29, #-0x8]
    0x1001a5d2c <+16>:  stur   x1, [x29, #-0x10]
    0x1001a5d30 <+20>:  adrp   x8, 8
->  0x1001a5d34 <+24>:  ldr    x0, [x8, #0x428]
    0x1001a5d38 <+28>:  bl     0x1001a634c               ; symbol stub for: objc_opt_new
    0x1001a5d3c <+32>:  ldr    x1, [sp]
    0x1001a5d40 <+36>:  add    x8, sp, #0x18
    0x1001a5d44 <+40>:  str    x8, [sp, #0x10]
    0x1001a5d48 <+44>:  str    x0, [sp, #0x18]
    0x1001a5d4c <+48>:  ldr    x0, [sp, #0x18]
    0x1001a5d50 <+52>:  adrp   x2, 3
    0x1001a5d54 <+56>:  add    x2, x2, #0x50             ; __block_literal_global.13
    0x1001a5d58 <+60>:  bl     0x1001a64c0               ; objc_msgSend$setBlock:
    0x1001a5d5c <+64>:  ldr    x1, [sp]
    0x1001a5d60 <+68>:  ldr    x0, [sp, #0x18]
    0x1001a5d64 <+72>:  bl     0x1001a6460               ; objc_msgSend$block
    0x1001a5d68 <+76>:  mov    x29, x29
    0x1001a5d6c <+80>:  bl     0x1001a6364               ; symbol stub for: objc_retainAutoreleasedReturnValue
    0x1001a5d70 <+84>:  str    x0, [sp, #0x8]
    0x1001a5d74 <+88>:  ldr    x8, [x0, #0x10]
    0x1001a5d78 <+92>:  blr    x8
    0x1001a5d7c <+96>:  ldr    x0, [sp, #0x8]
    0x1001a5d80 <+100>: bl     0x1001a6358               ; symbol stub for: objc_release
    0x1001a5d84 <+104>: ldr    x0, [sp, #0x10]
    0x1001a5d88 <+108>: mov    x1, #0x0
    0x1001a5d8c <+112>: bl     0x1001a6388               ; symbol stub for: objc_storeStrong
    0x1001a5d90 <+116>: ldp    x29, x30, [sp, #0x30]
    0x1001a5d94 <+120>: add    sp, sp, #0x40
    0x1001a5d98 <+124>: ret    
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Cree un punto de interrupción en 0x1001a5d64 <+72>: bl 0x1001a6460 ; objc_msgSend$blockla instrucción, en este momento x0 es el objeto auxiliar y la instrucción bl llama al método get del atributo de bloque del objeto auxiliar, es decir, [helper block]la función.

->  0x1001a5d64 <+72>:  bl     0x1001a6460               ; objc_msgSend$block
    0x1001a5d68 <+76>:  mov    x29, x29
    0x1001a5d6c <+80>:  bl     0x1001a6364               ; symbol stub for: objc_retainAutoreleasedReturnValue
    0x1001a5d70 <+84>:  str    x0, [sp, #0x8]
    0x1001a5d74 <+88>:  ldr    x8, [x0, #0x10]
    0x1001a5d78 <+92>:  blr    x8

(lldb) register read x0
      x0 = 0x0000000282b80a60
(lldb) po 0x0000000282b80a60
<Helper: 0x282b80a60>

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Punto de interrupción de un solo paso La siguiente instrucción, el punto de interrupción 0x1001a5d68 <+76>: mov x29, x29está en todas partes [helper block], en este momento se ejecuta la función, se devuelve el puntero del bloque y se coloca en el registro x0, que puede entenderse simplemente como x0 = [bloque auxiliar] .

    0x1001a5d64 <+72>:  bl     0x1001a6460               ; objc_msgSend$block
->  0x1001a5d68 <+76>:  mov    x29, x29
    0x1001a5d6c <+80>:  bl     0x1001a6364               ; symbol stub for: objc_retainAutoreleasedReturnValue
    0x1001a5d70 <+84>:  str    x0, [sp, #0x8]
    0x1001a5d74 <+88>:  ldr    x8, [x0, #0x10]
    0x1001a5d78 <+92>:  blr    x8

(lldb) register read x0
      x0 = 0x00000001001a8050  TestBlock`__block_literal_global.13
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El punto de interrupción se establece en 0x1001a5d70 <+84>: str x0, [sp, #0x8]la instrucción y, después de ejecutar la función objc_retainAutoreleasedReturnValue, x0 sigue siendo el puntero del bloque.

    0x1001a5d64 <+72>:  bl     0x1001a6460               ; objc_msgSend$block
    0x1001a5d68 <+76>:  mov    x29, x29
    0x1001a5d6c <+80>:  bl     0x1001a6364               ; symbol stub for: objc_retainAutoreleasedReturnValue
->  0x1001a5d70 <+84>:  str    x0, [sp, #0x8]
    0x1001a5d74 <+88>:  ldr    x8, [x0, #0x10]
    0x1001a5d78 <+92>:  blr    x8

(lldb) register read x0
      x0 = 0x00000001001a8050  TestBlock`__block_literal_global.13
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El punto de interrupción está en 0x1001a5d78 <+92>: blr x8la instrucción. 0x1001a5d74 <+88>: ldr x8, [x0, #0x10]El pseudocódigo de esta instrucción es: x8 = x0 + 0x10, es decir, 0x00000001001a8060 = 0x00000001001a8050 + 0x10. La dirección almacenada en memoria en la dirección 0x00000001001a8060 es el puntero de invocación 0x00000001001a del objeto block5d9c.

    0x1001a5d64 <+72>:  bl     0x1001a6460               ; objc_msgSend$block
    0x1001a5d68 <+76>:  mov    x29, x29
    0x1001a5d6c <+80>:  bl     0x1001a6364               ; symbol stub for: objc_retainAutoreleasedReturnValue
    0x1001a5d70 <+84>:  str    x0, [sp, #0x8]
    0x1001a5d74 <+88>:  ldr    x8, [x0, #0x10]
->  0x1001a5d78 <+92>:  blr    x8

(lldb) register read x0
      x0 = 0x00000001001a8050  TestBlock`__block_literal_global.13
(lldb) memory read 0x00000001001a8060
0x1001a8060: 9c 5d 1a 00 01 00 00 00 10 80 1a 00 01 00 00 00  .]..............
0x1001a8070: b8 2f 97 f6 01 00 00 00 c8 07 00 00 00 00 00 00  ./..............
(lldb) register read x8
      x8 = 0x00000001001a5d9c  TestBlock`__27-[ViewController testBlock]_block_invoke at ViewController.m:71

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根据block的内存布局图可以知道在block的isa + 0x10处的内存就是block的invoke指针地址。指令0x1001a5d78 <+92>: blr x8是调用block的invoke指针进行函数调用，即调用的是[helper block]()，执行block的调用。这是一个正常oc对象的block的调用汇编分析，现在来看一下下面两种测试用例。

4.测试用例2：调用一个对象的nil block，重复2步骤，进入Xcode汇编

- (void)testBlockNilBlock {
    Helper *helper = [Helper new];
    helper.block();
}
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将断点打到0x100d09c14 <+52>: bl 0x100d0a460 ; objc_msgSend$block指令处，获取block指针的指令调用之后。查看此时的x0，发现获取的值为0，也就是nil，取到一个为nil的block指针。

TestBlock`-[ViewController testBlockNilBlock]:
    0x100d09be0 <+0>:   sub    sp, sp, #0x40
    0x100d09be4 <+4>:   stp    x29, x30, [sp, #0x30]
    0x100d09be8 <+8>:   add    x29, sp, #0x30
    0x100d09bec <+12>:  stur   x0, [x29, #-0x8]
    0x100d09bf0 <+16>:  stur   x1, [x29, #-0x10]
    0x100d09bf4 <+20>:  adrp   x8, 8
    0x100d09bf8 <+24>:  ldr    x0, [x8, #0x428]
    0x100d09bfc <+28>:  bl     0x100d0a34c               ; symbol stub for: objc_opt_new
    0x100d09c00 <+32>:  ldr    x1, [sp]
    0x100d09c04 <+36>:  add    x8, sp, #0x18
    0x100d09c08 <+40>:  str    x8, [sp, #0x10]
    0x100d09c0c <+44>:  str    x0, [sp, #0x18]
    0x100d09c10 <+48>:  ldr    x0, [sp, #0x18]
    0x100d09c14 <+52>:  bl     0x100d0a460               ; objc_msgSend$block
->  0x100d09c18 <+56>:  mov    x29, x29
    0x100d09c1c <+60>:  bl     0x100d0a364               ; symbol stub for: objc_retainAutoreleasedReturnValue
    0x100d09c20 <+64>:  str    x0, [sp, #0x8]
    0x100d09c24 <+68>:  ldr    x8, [x0, #0x10]
    0x100d09c28 <+72>:  blr    x8
    0x100d09c2c <+76>:  ldr    x0, [sp, #0x8]
    0x100d09c30 <+80>:  bl     0x100d0a358               ; symbol stub for: objc_release
    0x100d09c34 <+84>:  ldr    x0, [sp, #0x10]
    0x100d09c38 <+88>:  mov    x1, #0x0
    0x100d09c3c <+92>:  bl     0x100d0a388               ; symbol stub for: objc_storeStrong
    0x100d09c40 <+96>:  ldp    x29, x30, [sp, #0x30]
    0x100d09c44 <+100>: add    sp, sp, #0x40
    0x100d09c48 <+104>: ret      

(lldb) register read x0
      x0 = 0x0000000000000000
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将断点打在0x100d09c24 <+68>: ldr x8, [x0, #0x10]指令处，该指令等价于x8 = x0 + 0x10，由于此时x0为0x0000000000000000，所以 0x0000000000000010 = 0x0000000000000000 + 0x10，该地址0x0000000000000010为非法地址，所以会触发非法地址异常。

    0x100d09c14 <+52>:  bl     0x100d0a460               ; objc_msgSend$block
    0x100d09c18 <+56>:  mov    x29, x29
    0x100d09c1c <+60>:  bl     0x100d0a364               ; symbol stub for: objc_retainAutoreleasedReturnValue
    0x100d09c20 <+64>:  str    x0, [sp, #0x8]
->  0x100d09c24 <+68>:  ldr    x8, [x0, #0x10]
    0x100d09c28 <+72>:  blr    x8
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放开断点，继续执行，触发EXC_BAD_ACCESS异常，异常信息中address=0x10，如下图：

从这个用例中可以得出结论，当对象的block为nil时，在汇编层，仍然会按照正常的block调用逻辑去取block的invoke指针去执行，当寄存器进行计算获取invoke指针时，由于block为nil，寄存器计算出的地址为0x10，触发非法地址异常。

5.测试用例3：调用一个nil对象的block，重复2步骤，进入Xcode汇编

- (void)testBlockNilObj {
    Helper *helper = nil;
    helper.block();
}
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TestBlock`-[ViewController testBlockNilObj]:
    0x1025a5b78 <+0>:   sub    sp, sp, #0x40
    0x1025a5b7c <+4>:   stp    x29, x30, [sp, #0x30]
    0x1025a5b80 <+8>:   add    x29, sp, #0x30
    0x1025a5b84 <+12>:  mov    x8, x1
    0x1025a5b88 <+16>:  stur   x0, [x29, #-0x8]
    0x1025a5b8c <+20>:  stur   x8, [x29, #-0x10]
    0x1025a5b90 <+24>:  add    x8, sp, #0x18
    0x1025a5b94 <+28>:  str    x8, [sp, #0x8]
    0x1025a5b98 <+32>:  mov    x8, #0x0
    0x1025a5b9c <+36>:  str    x8, [sp, #0x10]
->  0x1025a5ba0 <+40>:  str    xzr, [sp, #0x18]
    0x1025a5ba4 <+44>:  ldr    x0, [sp, #0x18]
    0x1025a5ba8 <+48>:  bl     0x1025a6460               ; objc_msgSend$block
    0x1025a5bac <+52>:  mov    x29, x29
    0x1025a5bb0 <+56>:  bl     0x1025a6364               ; symbol stub for: objc_retainAutoreleasedReturnValue
    0x1025a5bb4 <+60>:  str    x0, [sp]
    0x1025a5bb8 <+64>:  ldr    x8, [x0, #0x10]
    0x1025a5bbc <+68>:  blr    x8
    0x1025a5bc0 <+72>:  ldr    x0, [sp]
    0x1025a5bc4 <+76>:  bl     0x1025a6358               ; symbol stub for: objc_release
    0x1025a5bc8 <+80>:  ldr    x0, [sp, #0x8]
    0x1025a5bcc <+84>:  ldr    x1, [sp, #0x10]
    0x1025a5bd0 <+88>:  bl     0x1025a6388               ; symbol stub for: objc_storeStrong
    0x1025a5bd4 <+92>:  ldp    x29, x30, [sp, #0x30]
    0x1025a5bd8 <+96>:  add    sp, sp, #0x40
    0x1025a5bdc <+100>: ret 
复制代码

对比其获取block指针到取invoke指针去执行这一过程，与测试用例2并无区别：

    0x1025a5ba8 <+48>:  bl     0x1025a6460               ; objc_msgSend$block
    0x1025a5bac <+52>:  mov    x29, x29
    0x1025a5bb0 <+56>:  bl     0x1025a6364               ; symbol stub for: objc_retainAutoreleasedReturnValue
    0x1025a5bb4 <+60>:  str    x0, [sp]
    0x1025a5bb8 <+64>:  ldr    x8, [x0, #0x10]
    0x1025a5bbc <+68>:  blr    x8
复制代码

所以，不管是调用nil对象的block还是正常对象的一个为nil的block指针最终都会触发到非法地址异常上。

6.测试用例4: 调用一个nil对象的函数，重复2步骤，进入Xcode汇编

- (void)test {
    Helper *helper = nil;
    [helper triger];
}
复制代码

TestBlock`-[ViewController test]:
    0x102635c4c <+0>:  sub    sp, sp, #0x40
    0x102635c50 <+4>:  stp    x29, x30, [sp, #0x30]
    0x102635c54 <+8>:  add    x29, sp, #0x30
    0x102635c58 <+12>: mov    x8, x1
    0x102635c5c <+16>: stur   x0, [x29, #-0x8]
    0x102635c60 <+20>: stur   x8, [x29, #-0x10]
    0x102635c64 <+24>: add    x8, sp, #0x18
    0x102635c68 <+28>: str    x8, [sp, #0x8]
    0x102635c6c <+32>: mov    x8, #0x0
    0x102635c70 <+36>: str    x8, [sp, #0x10]
->  0x102635c74 <+40>: str    xzr, [sp, #0x18]
    0x102635c78 <+44>: ldr    x0, [sp, #0x18]
    0x102635c7c <+48>: bl     0x102636500               ; objc_msgSend$triger
    0x102635c80 <+52>: ldr    x0, [sp, #0x8]
    0x102635c84 <+56>: ldr    x1, [sp, #0x10]
    0x102635c88 <+60>: bl     0x102636388               ; symbol stub for: objc_storeStrong
    0x102635c8c <+64>: ldp    x29, x30, [sp, #0x30]
    0x102635c90 <+68>: add    sp, sp, #0x40
    0x102635c94 <+72>: ret  
复制代码

对于OC函数调用最终都会转换成objc_msgSend的调用

0x102635c7c <+48>: bl     0x102636500               ; objc_msgSend$triger
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De acuerdo objc_msgSendcon la implementación, la instrucción cbz r0, LNilReceiver_fprimero juzga si x0 es nulo, si es nulo, borra el registro y devuelve cero cuando se envía el mensaje. Por lo tanto, es seguro llamar a métodos en objetos nulos. No realiza el cálculo de compensación en el contenido del registro (incluso si la memoria es 0, ningún juicio está vacío) como una llamada de bloque para obtener el puntero de invocación para llamar, lo que conducirá a obtener una dirección ilegal y desencadenar una excepción.

resumen 0x4

Este artículo analiza el código ensamblador de los varios casos de prueba anteriores y analiza la diferencia entre la función de objeto OC y la llamada de bloque a nivel de ensamblador. Esta diferencia lleva al hecho de que la llamada al bloque debe considerarse vacía para garantizar la seguridad.

!block ?: block();
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Vale la pena señalar que al llamar al bloque de un objeto multicapa, también es necesario realizar un juicio nulo. Incluso si el objeto d y su bloque deben existir, puede ser porque cualquiera de los a, b y c objects es nulo, lo que da como resultado la escena del caso de prueba 3. Llamar a un bloque con un objeto nulo provoca un bloqueo, como:

//不安全调用
a.b.c.d.block();

//安全调用
!a.b.c.d.block ?: a.b.c.d.block();
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En este caso, se puede realizar una capa de encapsulación de funciones en el bloque para evitar una lógica de juicio excesivamente larga.

//d类
- (void)callBlock {
	!self.block ?: self.block();
}

//调用
[a.b.c.d callBlock];
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Con todo, se debe realizar un juicio nulo antes de la llamada de bloque.