一.block底层源码实现
1.定义一个简单的block
int a = 100;
void (^block)(void) = ^(){
NSLog(@"print block");
NSLog(@"print args %d",a);
};
2.生成对应的底层代码:
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m
3.摘取主要的代码
struct __block_impl {
void *isa;
int Flags;
int Reserved;
void *FuncPtr;
};
struct __main_block_desc_0 {
size_t reserved;
size_t Block_size;
};
struct __main_block_impl_0 {
struct __block_impl impl;
struct __main_block_desc_0* Desc;
int a;
// C++ 的构造函数
__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;
}
};
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself){
int a = __cself->a;
NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_qx_8kn3tsws6hz4j8n03t14prmh0000gn_T_main_8dfc00_mi_0);
NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_qx_8kn3tsws6hz4j8n03t14prmh0000gn_T_main_8dfc00_mi_1,a);
}
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 a = 100;
//定义block变量
void (*block)(void) = &__main_block_impl_0(
__main_block_func_0,
&__main_block_desc_0_DATA,
a);
// block 的调用
block->FuncPtr(block);
从以上底层代码中我们可以发现，当我们声明一个block 对应的会转换为底层c++的 __main_block_impl_0 结构体，这个结构体传入对应的参数
-
__main_block_func_0(待执行函数） -
__main_block_desc_0_DATA结构体参数 -
a外部使用的参数
得出结论:
- block 本质上也是一个oc 对象，它内部也有isa 指针
- block是封装了 函数调用以及函数的调用的 oc 对象
这样的话，我们就可以通过 void (*block)(void) 来接收这个结构体的地址，通过调用这个 FuncPtr 来调用函数。
关系图
二.block 的变量捕获
- 为了保证block 内部能够正常访问外部的变量，block 有个变量捕获机制
| 变量类型 | 捕获到block内部 | 访问方式 |
|---|---|---|
局部变量auto
|
✔️ | 值访问 |
局部变量static
|
✔️ | 指针传递 |
| 全局变量 | ❌ | 直接访问 |
auto 离开作用域就会销毁
全局变量不会被捕获，局部变量会被捕获，self 属于局部变量
三.block类型
block 有三种类型，可以通过调用class方法或者isa指针查看具体类型,最终都继承自NSBlock
| block类型 | 环境 |
|---|---|
| NSGlobalBlock | 没有访问auto变量 |
| NSStackBlock | 访问auto变量 |
| NSMallocBlock | NSStackBlock 调用了copy |
// 没有访问auto变量
// 访问static 和 全局变量 都是 __NSGlobalBlock__类型
void (^block)(void) = ^(){
NSLog(@"print block");
};
注意ARC 环境问题
-
在ARC环境下，编译器会根据情况自动将栈上的block复制到堆上,包括以下几种情况:
- block 作为函数返回值时
- 将block赋值给__strong 指针时
- block 作为 Cocoa API 中方法名含有usingBlock的方法参数时
- block 作为GCD API 的方法参数时
-
每一种类型的block 调用copy后的结果
| Block的类 | 副本源的配置存储域 | 复制效果 |
|---|---|---|
| _NSConcreteStackBlock | 栈 | 从栈复制到堆 |
| _NSConcreteGlobalBlock | 程序的数据区域 | 什么也不做 |
| _NSConcreteMallocBlock | 堆 | 引用计数增加 |
四、对象类型的auto变量
1.当block内部访问了对象类型的
auto变量时
- 如果block是在栈上，将不会对
auto变量产生强引用
2.如果block被拷贝到堆上
- ✔️会调用block 内部的copy 函数
- ✔️copy 函数内部会调用
_Block_object_assign函数 - ✔️
_Block_object_assign函数会根据auto变量的修饰符（__strong__weak__unsafe_unretained）操作，类似retain （形成强引用、弱引用）(注意：这里仅限于ARC时会retain，MRC时不会retain)
如果block从堆上移除
- ✔️会调用block内部的dispose函数
- ✔️dispose函数内部会调用
_Block_object_dispose函数 - ✔️
_Block_object_dispose函数会自动释放引用的auto变量。类似于release
| 函数 | 调用时机 |
|---|---|
| copy函数 | 栈上的Block复制到堆时 |
| dispose函数 | 堆上的Block被废弃时 |
使用clang 转换OC为C++代码时，遇到
__weak问题
cannot create __weak reference in file using manual reference
解决方案:支持ARC 指定运行时系统版本
Xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc -fobjc-arc -fobjc-runtime=ios-8.0.0 main.m
五、 __block修饰符到底干了什么
1. __block 修饰符
-
__block可以用于可以用于解决block内部无法修改auto变量的问题 -
__block不能够修饰全局变量，静态变量（static） - 编译器会将
__block对象包装成一个对象
2. 探究__block 底层干了什么
修饰基本数据类型
__block int a = 8;
void (^block)(void) = ^{
a = 10;
NSLog(@"------");
};
block();
NSLog(@"-----%d",a);
首先经过__block 修饰的 int a 会被转换为一个结构体__Block_byref_a_0 a，并将给这个结构体赋值
struct __Block_byref_a_0 {
void *__isa;
__Block_byref_a_0 *__forwarding;
int __flags;
int __size;
int a;
};
__Block_byref_a_0 a = {
0,
&a,
0,
sizeof(__Block_byref_a_0),
8};
接下下来在void (^block)(void) 中给 a 赋值,通过 a->__forwarding->a,即:
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
__Block_byref_a_0 *a = __cself->a;
(a->__forwarding->a) = 10;
}
结论:
- __block 修饰的变量，底层会被转化成一个结构体，通过访问结构体中
__forwarding (指向自身的一个指针)，再将值赋值给结构体变量。 - 与未修饰的变量的区别是:未修饰的
auto变量会被捕获到结构体内部，直接赋值
修饰对象类型
六、block 的内存管理
对象类型的auto变量、__block变量
-
当block 在栈上时，并不会对
__block变量产生强引用 -
当block被copy到堆时
- ✔️会调用block内部的copy函数
- ✔️copy函数内部会调用__Block_object_assign函数
- ✔️__Block_object_assign函数会对
__block变量形成强引用（retain）(注意：这里仅限于ARC时会retain，MRC时不会retain)
-
block 从堆中移除都会通过 dispose函数来释放
MRC环境下的内存管理情况
1.__block 修饰时
__block Person *person = [ [Person alloc] init];
void (^block)(void) = [^{
NSLog(@"%p",person);
} copy];
[person release];
block();
[block release];
- 结果: 当调用block() 时，person对象已经释放，block 内部并不会对person产生强引用！！！
- 分析：
在 MRC 下首先需要主动将栈的block 拷贝到堆上（否则在执行完之后会被释放），当block 内部访问完person 对象后，手动进行了一次release操作，block内部并没有进行管理，在ARC下会主动管理这个person对象的内存
2.未进行__block 修饰时
Person *person = [ [Person alloc] init];
void (^block)(void) = [^{
NSLog(@"%p",person);
} copy];
[person release];
block();
[block release];
- 结果: 当调用block() 时，person对象并未释放，block 直接引用了person对象
- 分析：
block对person对象引用，会导致person引用计数 + 1 ，当调用block的release时候，person引用计数减为 0，person才会释放
七、__block 的 __forwarding指针
__forwarding
__forwarding 指针保证了可以更改__block 修饰的变量，不论这个block是在栈上，还是在堆上。
八、解决循环引用方式
- __weak
- __unsafe_unretained
- __block
MRC 情况下 __block 不会对外部的变量产生强引用
九、总结
- block的原理是怎样的？本质是什么？
- block是封装了函数的调用及函数调用环境的oc对象
- block本质上也是一个oc对象，它的内部也有一个
isa指针 - 底层结构是一个结构体
ARC 下 修饰block 使用 strong 和 copy 没有区别，都会将栈上的拷贝到堆上
MRC 下 strong 强引用 copy 会将栈上的拷贝到堆上
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