寫(xiě)在前面

關(guān)于Block的底層原理相關(guān)東西幼驶，需要了解的東西比較多，所以博主這里打算用兩篇文章來(lái)詳細(xì)分析一下OC里面的Block韧衣，這是第一篇盅藻，內(nèi)容主要包含：

• Block的基本使用
• Block的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
• Block對(duì)變量的捕獲
• Block的類(lèi)型
  好了，廢話(huà)少說(shuō)畅铭，現(xiàn)在跟著博主開(kāi)始從頭了解Block吧氏淑。

Block的基本使用

// 定義一個(gè)Block
void(^WWBlock)(void) = ^{
    NSLog(@"This is a block...");
};
        
// 調(diào)用Block
WWBlock();

以上是最簡(jiǎn)單的一個(gè)Block，調(diào)用Block()會(huì)打铀敦：This is a block...假残。

// Person 類(lèi)
@interface Person : NSObject

- (void)fetchDataWithSuccess:(void(^)(NSString *message))successBlock;

@end

@implementation Person

- (void)fetchDataWithSuccess:(void(^)(NSString *message))successBlock {
    if (successBlock) {
        successBlock(@"這是一個(gè)成功的回調(diào)...");
    }
}

@end

// 使用
Person *person = [[Person alloc] init];
[person fetchDataWithSuccess:^(NSString *message) {
    NSLog(@"---- %@", message);
}];

// 打印結(jié)果：
2022-12-06 19:30:08.775142+0800 BlockDemo[53402:5642770] ---- 這是一個(gè)成功的回調(diào)...

相信這種類(lèi)似的Block大家在日常項(xiàng)目中會(huì)看到很多很多，我們這里就不再一一列舉了炉擅。

Block的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

// 定義一個(gè)Block
void(^WWBlock)(void) = ^{
    NSLog(@"This is a block...");
};
        
// 調(diào)用Block
WWBlock();

我們來(lái)看一下上面最簡(jiǎn)單的Block的底層C++結(jié)構(gòu)是什么樣的辉懒，使用命令xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main.cpp轉(zhuǎn)為C++代碼如下：

int main(int argc, const char * argv[]) {
    /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 
        // 定義Block
        void(*WWBlock)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));
                            
        // 調(diào)用Block               
        ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)WWBlock)->FuncPtr)((__block_impl *)WWBlock);
    }
    return 0;
}

把相應(yīng)的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換給去掉能夠幫助我們更清晰的理解Block的結(jié)構(gòu)，去掉一些強(qiáng)制轉(zhuǎn)換之后如下：

// 定義Block
void(*WWBlock)(void) = &__main_block_impl_0(__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));
// 調(diào)用Block      
WWBlock->FuncPtr(WWBlock);

可以看到跟Block相關(guān)的有：__main_block_impl_0坑资、__main_block_func_0耗帕、__main_block_dec_0_DATA這幾個(gè)類(lèi)，在生成的C++文件里面找到相關(guān)的結(jié)構(gòu)如下：

1.png

2.png

Block對(duì)變量的捕獲

為什么Block會(huì)對(duì)變量進(jìn)行捕獲闻坚？
因?yàn)樵贐lock里面可能需要訪(fǎng)問(wèn)Block外部變量的值，所以需要捕獲（capture）變量保證我們能正確訪(fǎng)問(wèn)到變量兢孝。
我們現(xiàn)在分別來(lái)分析【auto變量】窿凤、【static變量】仅偎、【全局變量】三種不同的變量，Block對(duì)其捕獲是不是也不一樣呢雳殊？

auto變量

auto變量：離開(kāi)當(dāng)前作用域就會(huì)銷(xiāo)毀的變量橘沥。

1、非對(duì)象類(lèi)型的auto變量

// 定義一個(gè)Block
int age = 10;
void(^WWBlock)(void) = ^{
    NSLog(@"對(duì)auoto變量的捕獲 - %d",age);
};
age = 20;

// 調(diào)用Block
WWBlock();

// 打印結(jié)果：
2022-12-06 20:18:28.957166+0800 BlockDemo[54326:5689813] 對(duì)auoto變量的捕獲 - 10

底層C++代碼如下：

3.png

4.png

2仓洼、對(duì)象類(lèi)型的auto變量

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        void(^WWBlock)(void);
        {
            Person *person = [[Person alloc] init];
            person.age = 10;
            WWBlock = ^{
                NSLog(@"person's age is %d",person.age);
            };
        }
        NSLog(@"-----");
        WWBlock();
    }
    return 0;
}

// 打印結(jié)果：
2022-12-07 15:45:31.593895+0800 BlockDemo[2248:6132111] -----
2022-12-07 15:45:31.594542+0800 BlockDemo[2248:6132111] person's age is 10
2022-12-07 15:45:31.594693+0800 BlockDemo[2248:6132111] -[Person dealloc]

底層結(jié)構(gòu)代碼如下：

11.png

12.png

在使用clang轉(zhuǎn)換OC為C++代碼時(shí)，如果有__weak可能會(huì)出現(xiàn)下面報(bào)錯(cuò)：

13.png

讓其支持ARC卸留、指定運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)版本即可走越，比如：
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc -fobjc-arc -fobjc-runtime=ios-14.0.0 main.m

static變量

static變量：離開(kāi)當(dāng)前作用域不會(huì)銷(xiāo)毀的變量。

// 定義一個(gè)Block
static int age = 10;
void(^WWBlock)(void) = ^{
    NSLog(@"對(duì)static變量的捕獲 - %d",age);
};
age = 20;

// 調(diào)用Block
WWBlock();

// 打印結(jié)果：
2022-12-06 20:27:55.716204+0800 BlockDemo[54594:5700817] 對(duì)static變量的捕獲 - 20

底層C++代碼如下：

5.png

6.png

從底層結(jié)構(gòu)我們也看到了：Block會(huì)對(duì)static變量進(jìn)行捕獲耻瑟，訪(fǎng)問(wèn)的方式是【指針傳遞】旨指。

全局變量

int age;
int main(int argc, const char * argv[]) {
  @autoreleasepool {
      // 定義一個(gè)Block
      age = 10;
      void(^WWBlock)(void) = ^{
          NSLog(@"age is %d",age);
      };
      age = 20;
      // 調(diào)用Block
      WWBlock();

  }
  return 0;
}

// 打印結(jié)果：
2022-12-07 13:39:45.012065+0800 BlockDemo[197:6032120] age is 20

底層C++代碼如下：

7.png

從底層結(jié)構(gòu)我們發(fā)現(xiàn)：Block不會(huì)對(duì)全局變量進(jìn)行捕獲，直接訪(fǎng)問(wèn)全局變量即可喳整。

思考：
1谆构、為什么Block不會(huì)捕獲全局變量，但是局部變量需要捕獲框都？
全局變量在任何時(shí)候任何地方都是可以訪(fǎng)問(wèn)到的搬素，因此不需要捕獲可以直接訪(fǎng)問(wèn)。
局部變量因?yàn)樽饔糜虻膯?wèn)題需要被捕獲魏保，保證Block內(nèi)部能夠正確訪(fǎng)問(wèn)到該變量熬尺。
2、Block會(huì)對(duì)捕獲self嗎谓罗？
會(huì)粱哼，說(shuō)明self是個(gè)局部變量。

- (void)test {
self.age = 10;
void(^WWBlock)(void) = ^{
NSLog(@"age is %d", self.age);
};
WWBlock();
}

底層C++代碼如下：

9.png

self和_cmd其實(shí)是兩個(gè)隱式參數(shù)檩咱，所以我們能在里面正常訪(fǎng)問(wèn)self揭措、_cmd胯舷。

Block捕獲變量總結(jié)

8.png

Block的類(lèi)型

void(^block1)(void) = ^{
   NSLog(@"This is block...");
};

int age = 10;
void(^block2)(void) = ^{
   NSLog(@"age is %d",age);
};

NSLog(@"%@ %@ %@",[block1 class],[block2 class],[^{NSLog(@"age is %d", age);} class]);
NSLog(@"%@ %@ %@",[[block1 class] superclass], [[block2 class] superclass], [[^{NSLog(@"age is %d", age);} class] superclass]);

// 打印結(jié)果：
2022-12-07 15:40:29.626370+0800 BlockDemo[2188:6126897] __NSGlobalBlock__ __NSMallocBlock__ __NSStackBlock__
2022-12-07 15:40:29.627050+0800 BlockDemo[2188:6126897] NSBlock NSBlock NSBlock

Block有三種類(lèi)型：__NSGlobalBlock__、__NSMallocBlock__绊含、__NSStackBlock__桑嘶，都繼承自NSBlock。

注意：編譯完的Block類(lèi)型和運(yùn)行時(shí)的Block類(lèi)型會(huì)有一些區(qū)別艺挪。

應(yīng)用程序的內(nèi)存分配

10.png

程序區(qū)域（代碼段）：存放的就是我們寫(xiě)的一些代碼不翩。
數(shù)據(jù)區(qū)域：一般是存放一些全局變量。
堆：動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存麻裳，自己管理內(nèi)存口蝠。
棧：系統(tǒng)自動(dòng)分配內(nèi)存，不需要自己管理內(nèi)存津坑。

Block類(lèi)型總結(jié)

1妙蔗、只要沒(méi)有訪(fǎng)問(wèn)auto變量的Block都是__NSGlobalBlock__類(lèi)型的。
2疆瑰、訪(fǎng)問(wèn)了auto變量的Block是__NSStackBlock__類(lèi)型的眉反，因?yàn)槲覀兪窃贏RC環(huán)境下，會(huì)自動(dòng)進(jìn)行copy操作穆役，所以是__NSMallocBlock__類(lèi)型的寸五。
3、__NSGlobalBlock__類(lèi)型的Block調(diào)用了copy還是__NSGlobalBlock__類(lèi)型耿币。

Block的copy操作

在ARC環(huán)境下梳杏，編譯器會(huì)根據(jù)情況自動(dòng)將棧上的Block復(fù)制到堆上，比如以下情況：

• block作為函數(shù)返回值
• 將block賦值給__strong指針時(shí)
• block作為Cocoa API中方法名含有usingBlock的方法參數(shù)時(shí)
• block作為GCD API的方法參數(shù)時(shí)

注意：MRC下Block使用copy關(guān)鍵字修飾淹接，ARC下Block使用strong或copy都可以十性，建議使用copy，與MRC下保持一致塑悼。

寫(xiě)在最后

關(guān)于Block底層原理的第一篇就分享到這里劲适，如有錯(cuò)誤請(qǐng)多多指教，歡迎大家去我的個(gè)人技術(shù)博客逛逛厢蒜。