《Objective-C高級編程》Blocks 閱讀筆記 item2(Block的實質)

《Objective-C高級編程》Blocks 閱讀筆記系列

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《Objective-C高級編程》Blocks 閱讀筆記 item2(Block的實質)
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《Objective-C高級編程》Blocks 閱讀筆記 item10(copy/release實例方法)

2.3 Blocks的實現(xiàn)

2.3.1 Block的實質

Clang(LLVM編譯器)具有將含有Block語法的源代碼轉換為我們可讀源代碼的功能港庄。通過“-rewrite-objc”選項就能將含有Block語法的源代碼變換為C++的源代碼(本質是使用了struct結構的C語言源代碼)。

int main()
{
  void (^blk)(void) = ^{printf("Block\n");};
  blk();
  return 0;
}

通過clang轉換為以下形式:

// 結構體 __block_impl
struct __block_impl {
    void *isa;
    int Flags;      // 標志
    int Reserved;   // 今后版本升級所需的區(qū)域
    void *FuncPtr;  // 函數(shù)指針
};


// 結構體 __main_block_impl_0
struct __main_block_impl_0 {
    // 成員變量
    struct __block_impl impl; 
    struct __main_block_desc_0* Desc;
    
    // 該結構體的構造函數(shù)
    __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags = 0){
        // _NSConcreteStackBlock用于初始化__block_impl結構體的isa成員
        // (將Block指針賦值給Block的結構體成員變量isa)
        impl.isa = &_NSConcreteStackBlock; 
        impl.Flags = flags;
        impl.FuncPtr = fp;
        Desc = desc;
    }
};


// 最初的源代碼中的Block語法經(jīng)clang變換惠奸,被處理成簡單的C語言函數(shù)(該函數(shù)以Block語法所屬的函數(shù)名——main和該Block語法在該函數(shù)出現(xiàn)的順序值——0來命名)医咨。
// __ceself為指向Block值的變量扒袖。
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself)
{
    printf("Block\n");
}

// 靜態(tài)結構體 __main_block_desc_0
static struct __main_block_desc_0{
    unsigned long reserved;     // 今后版本升級所需的區(qū)域
    unsigned long Block_size;   // Block的大小
} __mian_block_desc_0_DATA = { // 該結構體實例的初始化部分
    0,
    sizeof(struct __main_block_impl_0) // 使用Block(即__main_block_impl_0結構體實例)的大小進行初始化
};

// main函數(shù),從這里開始閱讀源代碼
int main()
{
    // 調用結構體__main_block_impl_0的構造函數(shù)__main_block_impl_0
    void (*blk)(void) =
        (void (*)(void)) & __main_block_impl_0(
            (void *)__main_block_func_0, &__mian_block_desc_0_DATA);
    /*
    去掉轉換部分罐呼,如下:
    struct __main_block_impl_0 tmp = __main_block_impl_0(__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA);
    struct __main_block_impl_0 *blk = &tmp;
    這段代碼對應:
    void (^blk)(void) = ^{printf("Block\n");};
    理解:
    1. 將__main_block_impl_0結構體類型的自動變量(即棧上生成的__main_block_impl_0結構體實例的指針)賦值給__main_block_impl_0結構體指針類型的變量blk
    2. __main_block_func_0是由Block語法轉換的C語言函數(shù)指針。
    3. __main_block_desc_0_DATA作為靜態(tài)全局變量初始化的__main_block_desc_0結構體實例指針
    4. 將__main_block_impl_0的__block_impl進行展開骄瓣,__main_block_impl_0結構體根據(jù)構造函數(shù)會像下面進行初始化:
    isa = &_NSConcreteStackBlock; 
    Flags = 0;
    Reserved = 0;
    FuncPtr = __main_block_func_0;
    Desc = &__main_block_desc_0_DATA;
    */ 
    
    
    ((void (*)(struct __block_impl *))(
        (struct __block_impl *)blk)->FuncPtr) ((struct __block_impl *)blk);
    /*
    去掉轉換部分,如下:
    (*blk->impl.FuncPtr)(blk);
    這段代碼對應:
    blk();
    理解:
    1. 使用函數(shù)指針調用函數(shù)
    2. 由Block語法轉換的__main_block_func_0函數(shù)的指針被賦值成員變量FuncPtr中
    3. __main_block_func_0函數(shù)的參數(shù)__cself指向Block值,在調用該函數(shù)的源代碼中可以看出Block正是作為參數(shù)進行了傳遞
    */
    
    return 0;
}

Block就是Objective-C對象

在弄清楚Block就是Objective-C對象前耍攘,要先理解objc_object結構體和objc_class結構體榕栏。

  • id類型是objc_object結構體的指針類型。
 typedef struct objc_object {
        Class isa;
 } *id;
  • Class是objc_class結構體的指針類型蕾各。
  typedef struct objc_class *Class;
  struct objc_class {
         Class isa;
  } ;
  • objc_object結構體和objc_class結構體歸根到底是各個對象和類的實現(xiàn)中最基本的結構體扒磁。

*** 如下,通過一個簡單的MyObject類來說明Objective-C類與對象的實質:***

@interface MyObject : NSObject
{
  int val0;
  int val1;
}

*** 基于objc_object結構體,該類的對象的結構體如下:***

struct MyObject {
  Class isa; // 成員變量isa持有該類的結構體實例指針
  int val0;  // 原先MyObject類的實例變量val0和val1被直接聲明為成員變量
  int val1;
}

理解:

  • MyObject類的實例變量val0和val1被直接聲明為對象的成員變量式曲。
  • “Objective-C中由類生成對象”意味著妨托,像該結構體這樣“生成由該類生成的對象的結構體實例”。
  • 生成的各個對象(即由該類生成的對象的各個結構體實例)吝羞,通過成員變量isa保持該類的結構體實例指針兰伤。


    Snip20160215_13.png

*** 各類的結構體是基于objc_class結構體的class_t結構體:***

struct class_t {
  struct class_t *isa;
  struct class_t *superclass;
  Cache cache;
  IMP *vtable;
  uintptr_t data_NEVER_USE;
}

理解:

  • 在Objective-C中,比如NSObject的class_t結構體實例以及NSMutableArray的class_t結構體實例等钧排,均生成并保持各個類的class_t結構體實例敦腔。
  • 該實例持有聲明的成員變量、方法的名稱卖氨、方法的實現(xiàn)(即函數(shù)指針)会烙、屬性以及父類的指針负懦,并被Objective-C運行時庫所使用筒捺。

回到正題——“Block就是Objective-C對象”柏腻,*** 先看Block結構體:***

struct __main_block_impl_0 {
    void *isa;
    int Flags;      // 標志
    int Reserved;   // 今后版本升級所需的區(qū)域
    void *FuncPtr;  // 函數(shù)指針
    struct __main_block_desc_0* Desc;
};

理解:

  • 此__main_block_impl_0結構體相當于基于objc_object結構體的Objective-C類的對象的結構體
  • 對其中的isa進行初始化系吭,如
    isa = &_NSConcreteStackBlock;
    
    即_NSConcreteStackBlock相當于class_t結構體實例
  • 在將Block作為Objective-C的對象處理時五嫂,關于該類的信息放置于_NSConcreteStackBlock中。
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