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《Objective-C高级编程 iOS与OS X多线程与内存管

《Objective-C高级编程 iOS与OS X多线程与内存管

作者: 我才是臭吉吉 | 来源:发表于2019-01-12 18:35 被阅读9次

    Blocks篇:2.Blocks的调用过程及其对象本质

    • Blocks实际上是通过支持Block的编译器,将其转换为标准的C代码进行编译。
    • 我们可以使用clang的“-rewrite-objc”命令,将包含Block的源代码转换为C++代码,帮助理解。

    1. Blocks的调用过程

    多说无用,来个最简单的栗子说明吧:

    // main.m
    int main(int argc, const char * argv[]) {
        @autoreleasepool {
            // 声明并赋值myBlock
            void (^myBlock)(void) = ^{
                printf("Hello Block~\n");
            };
            // 调用myBlock
            myBlock();
        }
        return 0;
    }
    
    1. 使用"clang -rewrite-objc main.m"转换后的代码为:
    // main.cpp
    
    /** Block结构体 */
    struct __block_impl {
      /** 类型指针 */
      void *isa;
      int Flags;
      int Reserved;
      /** 函数指针 */
      void *FuncPtr;
    };
    
    /** Block变量完整结构体声明 */
    struct __main_block_impl_0 {
        /** Block结构体实例 */
        struct __block_impl impl;
        /** 描述信息对象指针 */
        struct __main_block_desc_0* Desc;
        
        /** 本结构体的构造函数 */
        __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags=0) {
            impl.isa = &_NSConcreteStackBlock; // isa指针赋值,即证明了Block是“对象”(由于默认clang没有开启ARC,ARC下这里是__NSGlobalBlock__,即_NSConcreteGlobalBlock)
            impl.Flags = flags;
            impl.FuncPtr = fp; // 函数指针赋值
            Desc = desc; // 描述信息指针赋值
        }
    };
    
    /** Block中真正的函数体 */
    static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
        printf("Hello Block~\n");
    }
    
    /** Block描述结构体声明,并实例化 */
    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)};
    
    
    
    // 原main函数
    int main(int argc, const char * argv[]) {
        /* @autoreleasepool */ 
        { 
            __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 
            
            // 声明了myBlock的C函数指针
            // 指向了__main_block_impl_0的结构体实例
            void (*myBlock)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));
            
            // 使用__block_impl实例中的函数指针FuncPtr进行函数调用(传入__block_impl实例的指针作为参数)
            // 即为原 myBlock()
            ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)myBlock)->FuncPtr)((__block_impl *)myBlock);
        }
        return 0;
    }
    
    1. 以上代码中,在main函数中,简化后的myBlock声明为:
    // 创建 __main_block_impl_0结构体实例
    struct __main_block_impl_0 tmp = __main_block_impl_0(__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA);
    // 赋值给__main_block_impl_0结构体的指针
    struct __main_block_impl_0 *myBlock = &tmp;
    
    1. 简化后的myBlock调用为:
    // 获取结构体实例中的myImpl成员
     __block_impl myImpl = (*myBlock).impl;
     // myImpl的FuncPtr成员即为真正的函数指针,直接进行调用并传参
     (myImpl.FuncPtr)(*myBlock);
    

    由此,在编译期间,我们了解了Blocks的声明和整个调用过程

    1. 系统在原声明Block的生命周期外,生成静态的相关Block结构体、描述信息结构体和执行函数等。
    2. 在原声明Block的生命周期内部,使用相关结构体创建并生成Block的实例。
    3. 根据生成的Block实例,找到其中的C函数指针,进行调用。

    2.Blocks是对象

    对于Block变量的本质,上面代码中可以看出:

    1. 在Block的结构体__block_impl中,包含了isa成员变量,是(void *)类型;
    2. isa变量在初始化Block时,赋值的是_NSConcreteStackBlock的地址;
    2.1 isa

    我们知道,isa标识的是OC对象的类型。在objc-private.h中可以找到声明:

    // objc_object
    struct objc_object {
    private:
        isa_t isa;
    
    public:
        ...
    }
    
    // isa_t
    union isa_t {
        ...
        
        // 指向的是对应的Class
        Class cls;
        ...
    }
    
    /** id是objc_object结构体指针(id即为OC对象)*/
    typedef struct objc_object *id;
    
    /** Class是objc_class结构体指针 */
    typedef struct objc_class *Class;
    
    
    // objc_class
    struct objc_class : objc_object {
        // Class ISA;
        Class superclass;
        
        ...
    }
    

    在以上代码中可以看到:

    1. id(我们说的OC对象),即objc_object结构体指针,其类型的实质,就是isa联合体的cls成员,也就是指向的Class;
    2. 由于objc_class“继承”了objc_object结构体,故其中也包含了isa成员,即“类”也标识了自己所属的类(metaclass,说多了...)。

    2.2 _NSConcreteStackBlock类型

    1. 对于_NSConcreteStackBlock,我们可以在main.cpp中找到其声明:
    // Runtime copy/destroy helper functions (from Block_private.h)
    #ifdef __OBJC_EXPORT_BLOCKS
    ...
    extern "C" __declspec(dllexport) void *_NSConcreteGlobalBlock[32];
    extern "C" __declspec(dllexport) void *_NSConcreteStackBlock[32];
    #else
    ...
    __OBJC_RW_DLLIMPORT void *_NSConcreteGlobalBlock[32];
    __OBJC_RW_DLLIMPORT void *_NSConcreteStackBlock[32];
    #endif
    

    可以看到,_NSConcreteStackBlock声明的是一个数组的指针。

    1. 而在GNUStep的开源版本中,我们找到了直接支持”Block是对象“的证据:
    struct objc_class _NSConcreteGlobalBlock;
    struct objc_class _NSConcreteStackBlock;
    struct objc_class _NSConcreteMallocBlock;
    

    故我们可以将Block看做是OC对象。

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