【迁移】Blcok的那些事

coding 的演示功能不让用，原来搭建的博客访问不了了。索性将全部博客迁移到简书，这篇是旧文章，欢迎大家以后来简书看我的博客

2015年3月2日，新年的第二篇博客。

这篇博客适合对block有一定的了解的人阅读，如果你对还不知道什么是block，那也许这篇文章更适合你。

block实现

假设你对Block已经有了一定了解。首先对于block，我们看看他到底是怎么实现的。

int main() {
    __block id obj = [NSObject new];
    void (^blk)(void) = ^{
        NSLog(@"%@",obj);
    };
    return 1;
}

对于这样一个block，我们使用clang工具将a.m(代码的文件)编译为C语言

clang -rewrite-objc a.m

找到a.cpp文件，里面的代码有很多。首先我们来看block的定义

/** block 对象(结构体) */
struct __main_block_impl_0 {
    void *isa;  //Class指针，指向block的Class
    int Flags;  //用于保存block引用计数，是堆上还是栈上或者全局区，是否有拷贝函数等信息
    int Reserved;   //保留变量
    void *FuncPtr;  //函数指针，指向block的实现
    struct __main_block_desc_0* Desc;   //block的附加信息
    __Block_byref_obj_0 *obj;   //捕获的变量
};

1. isa指针，如果对Objective-C对象熟悉的朋友应该知道，isa是Objective-C对象的标志，它指向对应的类Class，所以Block其实是一个对象
2. flag标志，使用位存储一些信息，包括block的引用计数，所处位置(堆上，栈上或者数据区)等
3. Reserved，保留变量，留给以后升级使用
4. FuncPtr，函数指针，指向具体的block实现的函数调用地址。
5. Desc，block的附加信息
6. obj，block中捕获的对象

这个里面有两个地方不是太清楚，__main_block_desc_0和__Block_byref_obj_0，下面我们来看看

/** block的附加信息 */
static struct __main_block_desc_0 {
    size_t reserved;    //保留变量
    size_t Block_size;  //block 的大小
    
    // copy和dispose函数。用于将block中捕获的对象copy到堆上和释放。
    void (*copy)(struct __main_block_impl_0*, struct __main_block_impl_0*);
    void (*dispose)(struct __main_block_impl_0*);
}

我们可以看到__main_block_desc_0是一个结构体，用于保存block的附加信息

1. reserved，保留变量，留给以后升级使用
2. Block_size，block的大小，当block需要从栈上复制到堆上时，使用这个大小来开辟内存
3. copy和dispose函数，用于对block中捕获的对象保存和释放，当block copy时，会调用这里的copy函数，将捕获的对象复制到堆上。若没有捕获对象，将不存在这两个函数

我们再来看看__Block_byref_obj_0是个什么东东？

struct __Block_byref_obj_0 {
    void *__isa;  //Class指针
    __Block_byref_obj_0 *__forwarding;  //保证block复制到堆上时，原来栈上block也能访问到堆上的block
    int __flags;   //使用位存储一些信息，包括捕获的对象在栈上还是堆上
    int __size;    //结构体大小
    //内存管理用，copy和dispose
    void (*__Block_byref_id_object_copy)(void*, void*);
    void (*__Block_byref_id_object_dispose)(void*);
    id obj; //捕获的对象
};

当我们对一个变量使用__block参数时，编译器会自动将变量转换成__Block_byref_obj_0对象。下面我们来看看__Block_byref_obj_0对象的具体细节

1. __isa指针，指向对象的Class地址，不过这里会指向NULL(0)
2. __forwarding指针，用于block从栈上复制到堆上时，使用的是同一个block
3. __flags，使用位存储一些信息，包括捕获的对象在栈上还是堆上等信息
4. __size，结构体的大小
5. copy和dispose， 用于对捕获的对象进行保存和释放，若捕获的非对象，这里不存在这两个函数

对于__forwarding指针说的不是太清楚，下面我来单独说说。

当block生成时，__forwarding指向自身

block_forwarding1.png

当block从栈上copy到堆上时，栈上的__Block_byref_obj_0的__forwarding指向堆上的__Block_byref_obj_0。堆上的__Block_byref_obj_0的__forwarding指向自身

block_forwarding2.png
当block从栈上copy到堆上后，可能栈上的block和堆上的block同时都在使用(某些地方只能拿到栈上的block)，如果直接使用__Block_byref_obj_0本身，将会导致数据不同步的问题，所以代码所有地方都不直接使用__Block_byref_obj_0，而是使用__Block_byref_obj_0的__forwarding指针。

另外对于Block的捕获关系希望大家弄清楚：

1. block(__main_block_impl_0)捕获__block(__Block_byref_obj_0)obj
2. __block(__Block_byref_obj_0)捕获对象id obj

block的一些问题

1.block有几种类型

block主要分为三种Block：

1. 全局block(NSConcreteGlobalBlock):当block没有捕获变量，或者捕获的只有全局变量，block为NSConcreteGlobalBlock
2. 栈上block(NSConcreteStackBlock):block捕获了非全局变量，并且未copy之前，block为NSConcreteStackBlock
3. 堆上block(NSConcreteMallocBlock):block copy后，从堆上复制到栈上 从栈上复制到堆上，为NSConcreteMallocBlock

2.block copy做了什么？

根据block不同类型，copy分为三种情况：

1. 全局block：不做任何处理，返回自己
2. 堆上block：retainCount+1并返回
3. 栈上block：①将block对象copy到堆上.②改变flag和isa指针.③调用__main_block_desc_0中的copy函数

3.block的循环引用怎么避免

1. ARC条件下，使用__weak避免循环引用
2. 非ARC条件下，使用__block避免循环引用

4.非ARC下,__block为什么能避免循环引用

首先我们来看循环应用的原因。一般情况下，self持有block，block又持有self，照成循环引用。iOS中的持有是指引用计数+1.

1. 由于block是self的属性，block生成时，必然会引用计数+1，所以self持有block。
2. 由于block要使用必须要copy到堆上，否则栈上block夸区域使用会崩溃。block对象中捕获了self作为属性，当block copy到堆上时，调用block调用__main_block_desc_0中的copy函数,函数中会对self进行retain，使self引用计数+1.所以block持有self

当使用__block属性时，block捕获__Block_byref_obj_0对象，__Block_byref_obj_0对象捕获self。block copy时，使得__Block_byref_obj_0对象的retainCount+1，block持有__Block_byref_obj_0对象，然后self的引用计数不会增加，__Block_byref_obj_0对象不会持有self。所以block不持有self，打破循环引用

5.ARC下,__block为什么不能避免循环引用

__block id blockSelf = self;   //① 这里是block持有self的关键
self.blk = ^{                   //② ARC不会释放blockSelf
    NSLog(@"%@",blockSelf);
};

我们看上面的代码，在ARC下，由于blockSelf默认为__strong类型，所以①位置处retainCount+1，blockSelf持有self。而block中捕获了blockSelf，只要block存在，系统就不会释放blockSelf。间接导致block持有self。
非ARC下由于①处不会使retainCount+1，所以能避免block持有self。

6.ARC下，__weak为什么能避免循环引用

ARC下，block copy，调用__main_block_desc_0中的copy函数时，对__weak对象会做单独处理，不做retain操作，所以block不持有self

参考

唐巧大神的博客

Objective-C高级编程

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