要理解Block的实现,要先理解runtime,然而理解Runtime要先理解C语言的结构体(可见我基础是TM有多差),
如下:
什么是结构体,结构体是通过已存在的类型来组合生成的数据类型,定义它的格式为:
1.结构体定义
struct 结构体名
{
结构体成员声明列表;
(结构体的成员,需要指明它的类型和名称)
};(结构体定义也是语句,所以也要加“;”号)
2.定义结构体变量
三种定义格式
(1)struct 结构体名 变量名
(2)定义结构体的同时定义结构体变量
如 struct Date {
int year,age,day;
}dt(变量名);
或
struct { <-省去了结构体名,直接定义结构体变量
int year,age,day;
}dt(变量名);
也可以通过typedef机制,去掉struct 结构体名!
typedef struct Date MyDate;
或
typedef struct { int year,age, day }MyDate;
3.结构体变量初始化和赋值
Date dt = {2016,8,30};常量初始化
Date dt0 = dt; 复制初始化
Date dt1;
dt1 = dt; 复制赋值
dt1 = {2016,8,30};//非法
*几种相关的数据类型及访问结构体成员的方式
结构体成员的表示方式
结构体变量名 . 结构成员名 ( . 是成员引用运算符)
结构指针 -> 结构成员名 ( -> 是箭头运算符)
(*结构指针). 结构成员名
结构体数组中元素的结构体成员表示方式:
结构体数组名 [下标]. 结构体成员
(*(结构体数组名+下标)). 结构体成员
(结构体数组名+下标)->结构体成员
Block的实质
我们会把代码通过Clang命令转换为中间代码来观察block的实现,探索它的本质。
打开终端,进入项目路径,然后敲入Clang的命令clang -rewrite-objc BlockClang.c。此时,Finder里多了个文件BlockClang.cpp,它正是转换后的中间代码。(clang 命令可以将 Objetive-C 的源码改写成 C / C++ 语言的,借此可以研究 block 中各个特性的源码实现方式。)
Block的实现:
structBlock_layout {
void*isa;
intflags;
intreserved;
void(*invoke)(void*, ...);
structBlock_descriptor *descriptor;
/* Imported variables. */
};
structBlock_descriptor {
unsignedlongintreserved;
unsignedlongintsize;
void(*copy)(void*dst,void*src);
void(*dispose)(void*);
};
从结构体中看到isa,所以OC处理Block是按照对象来处理的在iOS中,isa常见的就是_NSConcreteStackBlock,_NSConcreteMallocBlock,_NSConcreteGlobalBlock这3种。
Block捕捉外部变量
说到外部变量,我们要先说一下C语言中变量有哪几种。一般可以分为一下5种:
自动变量
函数参数 (非外部变量)
静态变量
静态全局变量
全局变量
我们先实验静态变量,静态全局变量,全局变量这3类。测试代码如下:
#import
intglobal_i =1;//全局变量
staticintstatic_global_j =2;//静态全局变量
intmain(intargc,constchar* argv[]) {
staticintstatic_k =3;//静态变量
intval =4;//自动变量
void(^myBlock)(void) = ^{
global_i ++;
static_global_j ++;
static_k ++;
NSLog(@"Block中 global_i = %d,static_global_j = %d,static_k = %d,val = %d",global_i,static_global_j,static_k,val);
};
global_i ++;
static_global_j ++;
static_k ++;
val ++;
NSLog(@"Block外 global_i = %d,static_global_j = %d,static_k = %d,val = %d",global_i,static_global_j,static_k,val);
myBlock();
return0;
}
运行结果
Block 外 global_i = 2,static_global_j = 3,static_k = 4,val = 5
Block 中 global_i = 3,static_global_j = 4,static_k = 5,val = 4//val因为没有__block修饰
我们在看下C语言的源码:
intglobal_i =1;
staticintstatic_global_j =2;
struct__main_block_impl_0 {
struct__block_impl impl;
struct__main_block_desc_0* Desc;
int*static_k;
intval;
__main_block_impl_0(void*fp,struct__main_block_desc_0 *desc,int*_static_k,int_val,intflags=0) : static_k(_static_k), val(_val) {
impl.isa= &_NSConcreteStackBlock;
impl.Flags= flags;
impl.FuncPtr= fp;
Desc = desc;
}
};
staticvoid__main_block_func_0(struct__main_block_impl_0 *__cself) {
int*static_k = __cself->static_k;// bound by copy
intval = __cself->val;// bound by copy
global_i ++;
static_global_j ++;
(*static_k) ++;
NSLog((NSString*)&__NSConstantStringImpl__var_folders_45_k1d9q7c52vz50wz1683_hk9r0000gn_T_main_6fe658_mi_0,global_i,static_global_j,(*static_k),val);
}
staticstruct__main_block_desc_0 {
size_t reserved;
size_t Block_size;
} __main_block_desc_0_DATA = {0,sizeof(struct__main_block_impl_0)};
intmain(intargc,constchar* argv[]) {
staticintstatic_k =3;
intval =4;
void(*myBlock)(void) = ((void(*)())&__main_block_impl_0((void*)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, &static_k, val));
global_i ++;
static_global_j ++;
static_k ++;
val ++;
NSLog((NSString*)&__NSConstantStringImpl__var_folders_45_k1d9q7c52vz50wz1683_hk9r0000gn_T_main_6fe658_mi_1,global_i,static_global_j,static_k,val);
((void(*)(__block_impl *))((__block_impl *)myBlock)->FuncPtr)((__block_impl *)myBlock);
return0;
}
我们看到
在__main_block_impl_0中,可以看到静态变量static_k和自动变量val,被Block从外面捕获进来,成为__main_block_impl_0这个结构体的成员变量了。
再看下面这个构造函数
__main_block_impl_0( *fp, __main_block_desc_0 *desc,int*_static_k,int_val,intflags=0) : static_k(_static_k), val(_val)
这个构造函数中,自动变量和静态变量被捕获为成员变量追加到了构造函数中。
我们还注意到
&static_k 静态变量传入的是地址
所以值也是被改变的
要明确,block外不会有很多变量,但只有是block内部用到的变量才会被block捕获,创建相应的结构体内部变量。
我们可以发现,系统自动给我们加上的注释,bound by copy,自动变量val虽然被捕获进来了,但是是用 __cself->val来访问的。Block仅仅捕获了val的值,并没有捕获val的内存地址。所以在__main_block_func_0这个函数中即使我们重写这个自动变量val的值,依旧没法去改变Block外面自动变量val的值。
自动变量(局部变量)是以值传递方式传递到Block的构造函数里面去的。Block只捕获Block中会用到的变量。由于只捕获了自动变量的值,并内存地址,所以Block内部不能改变自动变量的值。
我们继续分析 静态变量,全局变量和静态全局变量被改变的原因:
静态全局变量,全局变量由于作用域的原因,于是可以直接在Block里面被改变。他们也都存储在全局区。
静态变量传递给Block是内存地址值,所以能在Block里面直接改变值。
总结一下在Block中改变变量值有2种方式,一是传递内存地址指针到Block中,二是改变存储区方式(__block)。
OK下面在分析下Block的Copy问题
OC中,一般Block就分为以下3种,_NSConcreteStackBlock,_NSConcreteMallocBlock,_NSConcreteGlobalBlock。
1.从捕获外部变量的角度上来看
_NSConcreteStackBlock:
只用到外部局部变量、成员属性变量,且没有强指针引用的block都是StackBlock。
StackBlock的生命周期由系统控制的,一旦返回之后,就被系统销毁了。
_NSConcreteMallocBlock:有强指针引用或copy修饰的成员属性引用的block会被复制一份到堆中成为MallocBlock,没有强指针引用即销毁,生命周期由程序员控制
_NSConcreteGlobalBlock:没有用到外界变量或只用到全局变量、静态变量的block为_NSConcreteGlobalBlock,生命周期从创建到应用程序结束。
没有用到外部变量肯定是_NSConcreteGlobalBlock,这点很好理解。不过只用到全局变量、静态变量的block也是_NSConcreteGlobalBlock。
只用到全局变量、静态变量的block也可以是_NSConcreteGlobalBlock。
2.从持有对象的角度上来看:
_NSConcreteStackBlock是不持有对象的。
_NSConcreteMallocBlock是持有对象的。
_NSConcreteGlobalBlock也不持有对象
以下4种情况,系统都会默认调用copy方法把Block赋复制
1.手动调用copy
2.Block是函数的返回值
3.Block被强引用,Block被赋值给__strong或者id类型
4.调用系统API入参中含有usingBlcok的方法
__block 的实现
带有__block的变量被转化为一个结构体__Block_byref_i_0,这个结构体有5个成员变量,第一个是isa指针,第二个是指向自身类型的__forwarding指针,第三个是一个标记flag,第四个是它的大小,第五个是变量值,名字和变量名同名。
MRC
Block在捕获住__block变量之后,并不会复制到堆上,所以地址也一直都在栈上。这与ARC环境下的不一样。
ARC
ARC环境下,一旦Block赋值就会触发copy,__block就会copy到堆上,Block也是__NSMallocBlock。ARC环境下也是存在__NSStackBlock的时候,这种情况下,__block就在栈上。
__forwarding 在栈上和堆上的作用不同
__forwarding指针这里的作用就是针对堆的Block,把原来__forwarding指针指向自己,换成指向_NSConcreteMallocBlock上复制之后的__block自己。然后堆上的变量的__forwarding再指向自己。这样不管__block怎么复制到堆上,还是在栈上,都可以通过(i->__forwarding->i)来访问到变量值。
然而当Block在MRC下时候,我们不手动Copy的话,Block 依然在栈上,这时__forwarding 指针就只指向自己了。
Block 循环应用问题
(严格的来说,捕获是必须在Block结构体__main_block_impl_0里面有成员变量的话,Block能捕获的变量就只有带有自动变量和静态变量了。)
带__block的自动变量 和 静态变量 就是直接地址访问。所以在Block里面可以直接改变变量的值。
静态全局变量,全局变量,函数参数他们并不会被Block持有,也就是说不会增加retainCount值。
@interface AViewController:UIViewController
{
void (^ myBlock)(id myObj);
id _obj;
}
@end
@implementation AViewController
- (id)init {
if (self = [super init]){
__weak AviewController *weakSelf = self;
myBlock = ^{ NSLog(@“ Who is Block retainer : %@ %@“,weakSelf, _obj) };
}
}
- (void)dealloc {
NSLog (@“ AVcdealloc”);
}
@end
@implementation BViewController
- (void )viewDidLoad {
id obj = [AViewcontroller new];
NSLog(@“What is obj %@“, obj);
}
//此处 在Block语法内使用 _obj 实际上截获了self,因为对于编译器来说_obj只不过是对象结构体的成员变量。
一般我们使用__weak 来避免循环引用,其实我们也可以使用__block 来解决 但是在block 内部一定要对__block变量赋值nil,以消除block变量对 对象的引用
(对象引用Block,block变量引用对象同时引用Block)
使用__block 有三个优点
1.通过block变量可以控制对象的持有期间。
2.在不能使用__weak修饰符的环境中,不使用__unsafe_unretained修饰符也可以。不用担心悬垂指针。
(在执行block时可以动态地决定是否将nil或者其他对象爱哪个赋值在block变量中。)
缺点:
1.为避免循环引用必须执行Block;
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