Objective-C Block

作者: iAstrolien | 来源:发表于2017-08-26 15:22 被阅读103次

    对于闭包的定义以及其他定义就不多说了。
    主要说一下:1、Block内部实现
    2、Block种类
    3、__block变量以及循环引用

    Block实现

    Block内存结构

    image.png

    对应结构体

    struct __block_impl {
    void *isa;         ///< 对象指针
    int Flags;         ///< block附加信息。(bit表示)
    int Reserved;      ///< 保留
    void *FuncPtr;     ///< 函数指针
    };
    
    static struct __testBlockMethod_block_desc_0 {
    size_t reserved;           ///< 保留
    size_t Block_size;         ///< block大小
    ///< copy和dispose只有 使用了__block 变量才会产生  对截获对象的持有or释放
    ///< copy:栈上的block复制到堆上 时调用
    ///< dispose:堆上的block被废弃 时调用
    void (*copy)(struct __testBlockMethod_block_impl_0*, struct __testBlockMethod_block_impl_0*);
    void (*dispose)(struct __testBlockMethod_block_impl_0*);
    } __testBlockMethod_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __testBlockMethod_block_impl_0), __testBlockMethod_block_copy_0, __testBlockMethod_block_dispose_0};
    
    struct __Block_byref_testValue1_0 {
    void *__isa;
    __Block_byref_testValue1_0 *__forwarding;    ///< 一个指向自身的指针。(当__block变量复制到堆上后,__forwarding指向复制到堆上的__block变量的结构体的指针。所以:不管__block变量配置在栈上还是堆上,都能够正确访问变量。)
    int __flags;
    int __size;
    int testValue1;
    };
    
    struct __testBlockMethod_block_impl_0 {
    struct __block_impl impl;                             ///< 函数指针,上图的invoke
    struct __testBlockMethod_block_desc_0* Desc;          ///< block的附加信息
    __Block_byref_testValue1_0 *testValue1; // by ref
    __Block_byref_testValue2_1 *testValue2; // by ref
    __testBlockMethod_block_impl_0(void *fp, struct __testBlockMethod_block_desc_0 *desc, __Block_byref_testValue1_0 *_testValue1, __Block_byref_testValue2_1 *_testValue2, int flags=0) : testValue1(_testValue1->__forwarding), testValue2(_testValue2->__forwarding) {
      impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
      impl.Flags = flags;
      impl.FuncPtr = fp;
      Desc = desc;
    }
    };
    

    上图表示的是block的内存结构,其中最重要的是invoke。这个变量是一个函数指针,可以看到他的第一个参数是:void * (这个参数代表block)。why?*** 因为在执行block的时候,需要从内存中把block所捕获的变量读出来。***
    问题来了,block捕获的变量在内存里? 是的,block会把所有捕获的变量copy一份,放在上图中descriptor的后面。捕获了多少变量,就要占据多少内存。(这里copy的并不是对象本身,而是指向这些对象的指针)

    eg:现在来使用clang -rewrite-objc -filename 来看一下block

    #include <stdio.h>
    
    void testBlockMethod() {
      int testValue1 = 10;
      void (^testBlock)(void) = ^ {
          printf("%d\n", testValue1);
      };
      testBlock();
    }
    
    ///< 产生的源代码
    
    struct __block_impl {
    void *isa;
    int Flags;
    int Reserved;
    void *FuncPtr;
    };
    struct __testBlockMethod_block_impl_0 {
    struct __block_impl impl;
    struct __testBlockMethod_block_desc_0* Desc;
    int testValue1;
    __testBlockMethod_block_impl_0(void *fp, struct __testBlockMethod_block_desc_0 *desc, int _testValue1, int flags=0) : testValue1(_testValue1) {
      impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;    ///< 是的,Block是个OC对象,(想一下OC对象结构)。 _NSConcreteStackBlock对应_NSConcreteGlobalBlock和_NSConcreteMallocBlock。是的,Block分为栈Block、全局Block和堆Block。如果你的Block捕获周围变量(testValue1),那么就会在栈上。如果对栈Block执行copy,那么就会去堆上。
      impl.Flags = flags;
      impl.FuncPtr = fp;
      Desc = desc;
    }
    };
    static void __testBlockMethod_block_func_0(struct __testBlockMethod_block_impl_0 *__cself) {
    int testValue1 = __cself->testValue1; // bound by copy
    
          printf("%d\n", testValue1);
      }
    
    static struct __testBlockMethod_block_desc_0 {
    size_t reserved;
    size_t Block_size;
    } __testBlockMethod_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __testBlockMethod_block_impl_0)};
    void testBlockMethod() {
      int testValue1 = 10;
      void (*testBlock)(void) = ((void (*)())&__testBlockMethod_block_impl_0((void *)__testBlockMethod_block_func_0, &__testBlockMethod_block_desc_0_DATA, testValue1));
    //    struct __testBlockMethod_block_impl_0 tempTestBlock = __testBlockMethod_block_impl_0((void *)__testBlockMethod_block_func_0, &__testBlockMethod_block_desc_0_DATA, testValue1);
    //    struct __testBlockMethod_block_impl_0 *testBlock = &tempTestBlock;
    //    ///< __testBlockMethod_block_impl_0 构造函数
    //    __testBlockMethod_block_impl_0(__testBlockMethod_block_func_0, __testBlockMethod_block_desc_0_DATA, testValue1, 0) {
    //        testValue1      = _testValue1;
    //        
    //        impl.isa        = &_NSConcreteStackBlock;
    //        impl.Flags      = 0;
    //        impl.FuncPtr    = __testBlockMethod_block_func_0;
    //        impl.Desc       = &__testBlockMethod_block_desc_0_DATA;
    //    }
      ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)testBlock)->FuncPtr)((__block_impl *)testBlock);
    //    (testBlock->FuncPtr)(testBlock);    ///< 明显的函数指针调用
    }
    static struct IMAGE_INFO { unsigned version; unsigned flag; } _OBJC_IMAGE_INFO = { 0, 2 };
    

    通过上述实例,可以看到如果将C语言数组截获的话,那就会产生诸如:

    int testValueA[10] = { 1 };
    int testValueB[10] = testVauleA;
    

    此类的代码了,C语言规范不允许此类赋值。

    Block种类

    全局Block _NSConcreteGlobalBlock (程序的数据区域.data)(不会访问外部变量)

    Block内部没有捕获任何外部变量。
    全局Block不会捕捉任何状态,他的内存区域在编译期已经完全确定,他声明在全局内存里,不需要每次用到的时候再在栈上创建。全局Block相当于单例,所以不会被系统回收。

    栈Block _NSConcreteStackBlock (栈)(返回时销毁)

    在定义Block的时候,他的内存区域是分配在栈上的。也就是说,Block只能在定义他的范围内有效。出了此范围就失效了。but,如果在此时,覆盖了此内存块就会出问题了。
    *** 可以使用copy操作,将栈block 拷贝到堆上。***
    对于栈Block的回收,无需担心,系统会自动回收。(如果栈Block被回收了,此时使用栈Block就会出问题)。
    1)、mrc
    当函数退出的时候,Block会被释放,再次调用会产生crash。
    2)、arc
    在arc下,生成的Block也是栈Block,但是再将Block赋值给strong类型的变量的时候,会自动执行一次copy。

    堆Block _NSConcreteMallocBlock (堆)(引用计数为0时销毁)

    跟OC对象一样,拥有引用计数了。(对于堆Block的拷贝操作只是对引用计数的操作。)在arc环境下,堆Block和普通OC对象一样,可以交给系统处理内存。
    此时~循环引用就出现了。
    1)、mrc
    需要手动将栈Block拷贝到 堆上面。
    2)、arc
    自动执行copy操作。

    __block 变量

    __block变量的转换代码在上文中都有看到。 __block变量会跟随Block内存结构的变化。
    当Block从栈复制到堆上的时候,1:如果__block变量在栈上,那么__block变量将从栈复制到堆。2:如果__block变量在堆上,那么他将被Block持有。
    在arc和mrc下的区别:
    1、arc:
    1)、__block修饰会引起循环引用
    2)、__block修饰的变量在block代码中会被retain
    2、mrc:
    1)、__block修饰不会引起循环引用
    2)、__block修饰的变量在block代码中不会被retain

    Block循环引用

    这里就不说产生循环引用的原因或者是解决方法了,网上一搜一大把。

    总结

    Block提供了与C函数相同的功能。但是他使用起来更直观。而且,Block可以捕获周围变量的值。
    还要注意的是:
    1、Block对于外部变量的引用是将变量复制到Block数据结构中实现的。
    2、Block对于__block修饰的外部变量的引用,是通过复制变量的地址来实现的。

    参考1:tutorials blocks
    参考2:【Objective-C 高级编程】

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