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Block 的总结

Block 的总结

作者: Kiven_Berry | 来源:发表于2016-09-01 15:34 被阅读0次

    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);

    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;

    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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