本文為L_Ares個人寫作溺健，以任何形式轉(zhuǎn)載請表明原文出處。

準備

1. libclosure源碼

libclosure-73源碼文件

2. block的.cpp文件

clang獲取存在block的.cpp文件的方法在上一篇文中有專門的教程阎抒。

一、關(guān)于全局Block

前兩節(jié)中，我們已經(jīng)了解了常用的Block的3種常見的分類返敬，也知道了全局Block如果捕獲了外界變量的話，就會從全局Block變成棧Block寥院。

其實對于Block的類型判斷是由編譯器進行分辨的劲赠，在編譯期的時候 :

1. 如果Block并未進行捕獲外界變量的操作，那么Block就會被認為是NSGlobalBlock秸谢。
2. 對于帶有參數(shù)的Block凛澎，參數(shù)不屬于外界變量，屬于Block的內(nèi)部變量估蹄，所以類型也是NSGlobalBlock塑煎。
3. 當Block對外界變量進行了捕獲之后，編譯器會對Block的類型判斷變成NSStackBlock臭蚁。
4. 對Block是否是全局變量的判斷最铁，會存儲在Block的結(jié)構(gòu)體屬性flags中讯赏，在其第28位上。
5. 編譯器不會對NSGlobalBlock主動做copy操作冷尉，即使開發(fā)者手動對NSGlobalBlock進行copy方法的調(diào)用待逞，NSGlobalBlock也不會發(fā)生類型的改變。

二网严、棧Block變成堆Block的源碼解析

在上面识樱，我們已經(jīng)知道了，全局Block也就是NSGlobalBlock和堆震束、棧的Block是的區(qū)分條件手段 :

編譯器的在編譯期就通過對Block是否捕獲外界變量進行區(qū)分怜庸。

而對于捕獲外界變量的棧和堆Block，在上一節(jié)的Block內(nèi)存變化中垢村，已經(jīng)通過匯編的分析割疾，知道了一個條件 :

在聲明Block的時候，會通過objc_retainBlock的_Block_copy將NSStackBlock變成NSMallocBlock嘉栓。

那么這里就會通過libclosure源碼探索一下_Block_copy的實現(xiàn)思路宏榕。

操作 :

在準備好的libclosure源碼中全局搜索_Block_copy，找到其在runtime.cpp文件中的函數(shù)實現(xiàn)侵佃。

結(jié)果 :

圖2.0.1.png

結(jié)論 :

對于Block的自身從棧區(qū)拷貝到堆區(qū) :

1. Block塊的復(fù)制首先要把需要被復(fù)制的Block轉(zhuǎn)成Block的本質(zhì)結(jié)構(gòu)Block_layout結(jié)構(gòu)體麻昼。
2. 然后判斷Block塊的類型屬性

• 如果已經(jīng)是堆Block了，那么只利用自身的引用計數(shù)管理馋辈，改變Block的flags中的第2位BLOCK_REFCOUNT_MASK就可以抚芦。
• Block的引用計數(shù)管理是自己進行管理，不實用runtime底層的引用計數(shù)方式迈螟。
• 如果是全局Block叉抡，則不發(fā)生任何的拷貝，直接返回原Block答毫。
• 如果是棧Block褥民，則在堆區(qū)申請一塊和原來棧Block內(nèi)存大小一樣的內(nèi)存，利用位拷貝洗搂，將棧Block塊整體的拷貝到堆區(qū)消返，保證堆Block和棧Block的數(shù)據(jù)完全一致。
• 并且重置引用計數(shù)為1蚕脏，為了讓內(nèi)存工具可以看到完整正確的Block信息侦副，最后才將Block的isa指向NSMallocBlock類。

三驼鞭、Block捕獲的外界變量的copy

在上面秦驯，我們已經(jīng)知道了Block塊是如何從棧區(qū)拷貝到堆區(qū)的，在上面的圖2.0.1中挣棕，可以找到Block的isa译隘、flags亲桥、invoke都很明顯的進行了從棧區(qū)到堆區(qū)的拷貝，那么除了一個保留值reserved固耘，還有一個Block的描述并沒有明顯的進行拷貝而是調(diào)用了_Block_call_copy_helper题篷。

對于被Block捕獲的外界變量也需要隨Block一起拷貝到堆區(qū)，才能保證外界變量的生命周期在Block內(nèi)部得以延長厅目，也就是說番枚，_Block_call_copy_helper的這一步就代表著要對已然存儲在棧Block上的外界變量copy到堆Block上。

問題 :

Block捕獲的外界變量是如何隨著棧區(qū)Block拷貝到堆區(qū)Block上的损敷？

已知條件 :

_Block_call_copy_helper的調(diào)用會讓Block捕獲的外界變量隨著棧區(qū)Block一起拷貝到堆區(qū)Block上葫笼。

操作 :

逐步進入_Block_call_copy_helper的實現(xiàn)，找到和copy相關(guān)的線索拗馒。

結(jié)果 :

由已知條件可知思路 :

1. 從Block的構(gòu)造函數(shù)找到descriptor2的賦值路星。
2. 從descriptor2找到被Block捕獲的外界變量是如何隨著Block一起拷貝到堆上的。

進行探索 :

操作1 :

1. 創(chuàng)建一個iOS的Project诱桂。
2. 在main.m文件中直接寫入以下代碼洋丐。
3. 通過clang將main.m文件編譯成main.cpp文件，進度條拉到最后挥等，查看__block的c++實現(xiàn)友绝。
4. 刪除掉main函數(shù)中無關(guān)的代碼，刪除強轉(zhuǎn)触菜，只保留Block相關(guān)的代碼九榔。

• main.m代碼 :

#import <UIKit/UIKit.h>
#import "AppDelegate.h"

int main(int argc, char * argv[]) {
    NSString * appDelegateClassName;
    @autoreleasepool {
        // Setup code that might create autoreleased objects goes here.
        appDelegateClassName = NSStringFromClass([AppDelegate class]);
        
        //這里不要直接用jd_name = @"JD"
        //要用[NSString stringWithFormat:@"JD"]，否則clang未必能編譯成功
        __block NSString *jd_name = [NSString stringWithFormat:@"JD"];
        void(^jd_block)(void) = ^{
            jd_name = @"eason";
            NSLog(@"%@",jd_name);
        };
        jd_block();
    }
    return UIApplicationMain(argc, argv, nil, appDelegateClassName);
}

• clang命令涡相，這里注意，main.m的代碼中明顯的有<UIKit>框架的使用剩蟀，直接用以前的clang命令是無法編譯到<UIKit>框架的催蝗，所以clang指令會變成下面的 :

xcrun -sdk  iphonesimulator clang -rewrite-objc main.m

結(jié)果1 :

圖3.0.1.png

操作2 :

搜索Block構(gòu)造函數(shù)的第二個參數(shù)__main_block_desc_0_DATA。

結(jié)果2 :

圖3.0.2.png

操作3 :

搜索__main_block_desc_0_DATA的屬性值__main_block_copy_0和__main_block_dispose_0育特。

結(jié)果3 :

圖3.0.3.png

發(fā)現(xiàn)拷貝輔助函數(shù)丙号，也就是Block_descriptor_2存儲的是對__block修飾的外界變量進行assign和dispose的函數(shù)——_Block_object_assign()和_Block_object_dispose()。

操作4 :

在libclosure源碼中搜索_Block_object_assign缰冤。找到拷貝輔助函數(shù)的實現(xiàn)犬缨。

結(jié)果4 :

圖3.0.4.png

操作4.1 :

首先，看一下拷貝輔助函數(shù)的switch條件棉浸，也就是BLOCK_ALL_COPY_DISPOSE_FLAGS是什么怀薛。

結(jié)果4.1 :

enum {
    BLOCK_ALL_COPY_DISPOSE_FLAGS = 
        BLOCK_FIELD_IS_OBJECT | BLOCK_FIELD_IS_BLOCK | BLOCK_FIELD_IS_BYREF |
        BLOCK_FIELD_IS_WEAK | BLOCK_BYREF_CALLER
};

enum {
    BLOCK_FIELD_IS_OBJECT   =  3,
    BLOCK_FIELD_IS_BLOCK    =  7,
    BLOCK_FIELD_IS_BYREF    =  8,
    BLOCK_FIELD_IS_WEAK     = 16,
    BLOCK_BYREF_CALLER      = 128
}

1.BLOCK_FIELD_IS_OBJECT = 3: 對象
2.BLOCK_FIELD_IS_BLOCK = 7: 普通變量
3.BLOCK_FIELD_IS_BYREF = 8: __block修飾的結(jié)構(gòu)體
4.BLOCK_FIELD_IS_WEAK = 16: __weak修飾的變量
5.BLOCK_BYREF_CALLER = 128: 處理Block_byref結(jié)構(gòu)體內(nèi)部對象的內(nèi)存的時候添加的額外標記，要配合上面的枚舉一起使用到

操作4.2 :

查看Block捕獲對象的時候迷郑，是如何進行拷貝的枝恋。也就是圖3.0.5中_Block_retain_object的實現(xiàn)创倔。

結(jié)果4.2 :

圖3.0.5.png

操作4.3 :

查看Block捕獲普通變量的時候，是如何進行拷貝的焚碌。也就是圖3.0.5中的_Block_copy的實現(xiàn)畦攘。

結(jié)果4.3 :

在上面的二、棧Block變成堆Block的源碼解析 中已經(jīng)介紹過了十电。

操作4.4 :

查看Block捕獲經(jīng)__block修飾的變量的時候知押，是如何進行拷貝的。

結(jié)果4.4 :

圖3.0.6

操作5 :

這里繼續(xù)對__block修飾的變量進行拷貝的實現(xiàn)的探索鹃骂。進入_Block_byref_copy的實現(xiàn)台盯。

結(jié)果5 :

圖3.0.7.png

Tips :

還記得上一節(jié)提到的，__block修飾的變量偎漫，在Block函數(shù)內(nèi)部可以進行修改的原因是指針的copy爷恳，而指針則必然指向變量的值所在的地址，更改的是這個地址上的值象踊。那么這個地址上的數(shù)據(jù)也要跟隨Block從椢虑祝拷貝到堆才對。

操作6 :

1. 在匯編的.cpp文件中找到__Block_byref_jd_name_0結(jié)構(gòu)體杯矩。
2. 然后在libclosure中找到Block_byref結(jié)構(gòu)體栈虚。

結(jié)果6 :

圖3.0.8.png

可以看到，Block捕獲的外界變量在匯編后被轉(zhuǎn)為的結(jié)構(gòu)體的本質(zhì)就是Block_byref結(jié)構(gòu)體史隆。它的結(jié)構(gòu)設(shè)計和Block塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計是及其類似的魂务。

操作7 :

1. 根據(jù)圖3.0.7和圖3.0.8，在圖3.0.7中泌射，發(fā)現(xiàn)了這樣一步調(diào)用(*src2->byref_keep)(copy, src);粘姜，在圖3.0.8中，可以知道byref_keep函數(shù)是__Block_byref_id_object_copy熔酷。
2. 在.cpp中搜索__Block_byref_id_object_copy函數(shù)的實現(xiàn)孤紧。

結(jié)果7 :

圖3.0.9.png

操作8 :

1. 可以看到，對Block_byref結(jié)構(gòu)體中的NSString *jd_name的copy還是利用圖3.0.4中的方法拒秘，并且這次走的是第一個case号显，也就是BLOCK_FIELD_IS_OBJECT的copy。原因很簡單躺酒，看畫紅框的+40押蚤，就是讓Block_byref結(jié)構(gòu)體的指針偏移40字節(jié)。而Block_byref結(jié)構(gòu)體指針偏移40字節(jié)就是NSString *jd_name;的地址羹应。
2. 所以揽碘，這一步就完成了__block捕獲的外界變量的copy操作。

結(jié)果8 :

圖3.0.10.png

四、總結(jié)

1. 全局Block和堆棧Block的區(qū)分是編譯器在編譯期做出的判斷

• 沒有捕獲外界變量的Block和定義在全局區(qū)的Block都是全局Block钾菊。
• 捕獲了外界變量的Block是棧Block帅矗。
• 為了延長棧Block中的捕獲到的外界變量的生命周期，防止操作系統(tǒng)的自動釋放煞烫，所以將棧Block拷貝到堆Block浑此，并把棧Block的指針指向堆Block，這樣更穩(wěn)定滞详、更安全凛俱。

2. 棧Block拷貝到堆Block是調(diào)用了_Block_copy函數(shù)，將整個Block塊拷貝到堆上料饥。
3. 堆Block擁有引用計數(shù)蒲犬，并且由Block的flags屬性進行記錄管理，不使用runtime底層的引用計數(shù)管理岸啡。
4. 對于Block捕獲外界變量原叮，分為兩種情況，一種是沒有__block修飾的外界變量巡蘸。一種是有__block修飾的外界變量奋隶。無論是否有__block的修飾，它們的共同點都是可能會利用存儲在descriptor2中的拷貝輔助函數(shù)悦荒，將存儲在棧Block上的外界變量拷貝到堆Block上唯欣。

• 4.1 對于沒有__block修飾的外界變量
  • 就當作是對象進行拷貝，外界變量的引用計數(shù)依然是runtime進行管理搬味。
  • 調(diào)用的是_Block_object_assign函數(shù)境氢。
• 4.2 對于擁有__block修飾的外界變量
  • 需要兩次復(fù)制，先進行外界變量的結(jié)構(gòu)體的copy碰纬，也就是Block_byref對象的拷貝萍聊。
  • 再利用Block_byref結(jié)構(gòu)體中的拷貝輔助函數(shù)，對外界變量結(jié)構(gòu)體中真正的外界變量進行copy悦析。
  • 調(diào)用的也是_Block_object_assign函數(shù)脐区。