《Objective-C高級編程》Blocks 閱讀筆記系列

《Objective-C高級編程》Blocks 閱讀筆記 item1（Blocks概要和模式）
《Objective-C高級編程》Blocks 閱讀筆記 item2（Block的實質(zhì)）
《Objective-C高級編程》Blocks 閱讀筆記 item3（截獲自動變量值）
《Objective-C高級編程》Blocks 閱讀筆記 item4（__block說明符）
《Objective-C高級編程》Blocks 閱讀筆記 item5（Block存儲域）
《Objective-C高級編程》Blocks 閱讀筆記 item6（__block變量存儲域）
《Objective-C高級編程》Blocks 閱讀筆記 item7（截獲對象）
《Objective-C高級編程》Blocks 閱讀筆記 item8（__block變量和對象）
《Objective-C高級編程》Blocks 閱讀筆記 item9（Block循環(huán)引用）
《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)

2.3.4 Block存儲域

從“__block說明符”一節(jié)中可知，*** Block轉(zhuǎn)換為Block的結(jié)構(gòu)體類型的自動變量,___block變量轉(zhuǎn)換為__block的結(jié)構(gòu)體類型的自動變量国章。所謂結(jié)構(gòu)體類型的自動變量呻粹，即棧上生成的該結(jié)構(gòu)體的實例。 ***

表 Block與__block變量的實質(zhì)

從“Block的實質(zhì)”一節(jié)中可知匆瓜，Block是Objective-C對象纷妆，并且該Block的類為_NSConcreteStackBlock扫外。此外，與之類似的還有兩個類：

• _NSConcreteStackBlock —— *** 該類對象設(shè)置在棧上 ***
• _NSConcreteGlobalBlock —— *** 該類對象設(shè)置在程序的數(shù)據(jù)區(qū)域（.data區(qū)）中 ***
• _NSConcreteMallocBlock —— *** 該類對象設(shè)置在由malloc函數(shù)分配的內(nèi)存塊（即堆中） ***

在內(nèi)存中的位置如下圖：

Snip20160217_16.png

注意

• 由于_NSConcreteGlobalBlock類生成的Block對象設(shè)置在程序的數(shù)據(jù)區(qū)域中（該類會運(yùn)用在“全局變量”的聲明中）仇冯，由此該類的結(jié)構(gòu)體實例的內(nèi)容不依賴于執(zhí)行時的狀態(tài)，所以整個程序只需一個實例族操。
• 只在截獲自動變量時苛坚，Block的結(jié)構(gòu)體實例截獲的值才會根據(jù)執(zhí)行時的狀態(tài)變化，而在不截獲自動變量時色难，Block的結(jié)構(gòu)體實例每次截獲的值都相同泼舱。也就是說，即時在函數(shù)內(nèi)而不在記述廣域變量的地方使用Block語法時枷莉，只要Block不截獲自動變量娇昙，就可以將Block的結(jié)構(gòu)體實例設(shè)置在程序的數(shù)據(jù)區(qū)域。

總結(jié)

Block為_NSConcreteGlobalBlock類對象（即Block配置在程序的數(shù)據(jù)區(qū)域中）的情況有兩種：

• 記述全局變量的地方有Block語法時
• Block語法表達(dá)式中不使用“應(yīng)截獲的自動變量”時

除此之外的Block語法生成的Block為_NSConcreteStackBlock類對象（即類對象設(shè)置在棧上）笤妙。

而冒掌，_NSConcreteMallocBlock類是Block超出變量作用域可存在的原因。

遺留問題

“__block說明符”一節(jié)中遺留的問題：

• Block超出變量作用域可存在的原因
• __block變量的結(jié)構(gòu)體成員變量__forwarding存在的原因

配置在全局變量的Block危喉，從變量作用域外也可以通過指針安全的使用宋渔，而配置在棧上的Block，如果其所屬的變量作用域結(jié)束辜限，該Block就被廢棄皇拣。如圖：

Snip20160217_17.png

為此，Blocks提供了將Block和__block變量從棧上復(fù)制到堆上的方法來解決這個問題薄嫡。如圖：

Snip20160217_18.png

實現(xiàn)機(jī)制：
復(fù)制到堆上的Block將_NSConcreteMallocBlock類對象寫入Block的結(jié)構(gòu)體實例的成員變量isa氧急。

impl.isa = &_NSConcreteMallocBlock;

而__block變量的結(jié)構(gòu)體成員變量__forwarding可以實現(xiàn)無論__變量配置在棧上還是堆上時都能夠正確地訪問__block變量。

ARC有效時毫深，大多數(shù)情況下Block從棧上復(fù)制到堆上的代碼由編譯器實現(xiàn)

實際上吩坝，ARC有效時，大多數(shù)編譯器會恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行判斷哑蔫，自動生成將Block從棧上復(fù)制到堆上的代碼钉寝。

typedef int (^blk_t)(int);
blk_t func(int rate)
{
  return ^(int count){return rate * count;};
}

該源代碼中的函數(shù)會返回配置在棧上的Block。即當(dāng)程序執(zhí)行從該函數(shù)返回函數(shù)調(diào)用方時闸迷，變量作用域結(jié)束嵌纲，因此棧上的Block也被廢棄。雖然有這樣的問題腥沽，但該源代碼通過對應(yīng)ARC的編譯器可轉(zhuǎn)換如下：

blk_t func(int rate)
{
  blk_t tmp = &__func_block_impl_0(__func_block_func_0, &__func_block_desc_0_DATA, rate);
  
  tmp = objc_retainBlock(tmp);
  
  return objc_autoreleaseReturnValue(tmp);
}

理解：

• ARC有效時逮走，blk_t tmp 相當(dāng)于blk_t __strong tmp.
• objc_retainBlock實際上是Block_copy函數(shù)。

詳細(xì)的注釋：

blk_t func(int rate)
{
  blk_t tmp = &__func_block_impl_0(__func_block_func_0, &__func_block_desc_0_DATA, rate);
  
  /*
   * 將通過Block語法生成的Block（即配置在棧上的Block結(jié)構(gòu)體實例）
   * 賦值給相當(dāng)于Block類型的變量tmp
   */
  
  tmp = _Block_copy(tmp);
  
  /*
   * _Block_copy函數(shù)
   * 將棧上的Block復(fù)制到堆上
   * 復(fù)制后今阳，將堆上的地址作為指針賦值給變量tmp
   */
  
  return objc_autoreleaseReturnValue(tmp);
  
  /*
   * 將堆上的Block作為Objective-C對象
   * 注冊到autoreleasepool中师溅，然后返回該對象
   */
}

*** 將Block作為函數(shù)返回值返回時茅信，編譯器會自動生成復(fù)制到堆上的代碼。 ***

在少數(shù)情況下墓臭，Block從棧上復(fù)制到堆上的代碼的手動實現(xiàn)

如果*** 向方法或函數(shù)的參數(shù)中傳遞Block時 ***蘸鲸，編譯器將不能進(jìn)行判斷，需要使用“copy實例方法”手動復(fù)制起便。
但是棚贾，以下方法或函數(shù)不需要手動復(fù)制：

• Cocoa框架的方法且方法名中含有usingBlock等時
• Grand Central Dispathc 的API

*** 對Block語法調(diào)用copy方法 ***

- (id)getBlockArray
{
  int val = 10;
  return [[NSArray alloc] initWithObjects: ^{NSLog(@"blk:%d", val);},
                                           ^{NSLog(@"blk:%d", val);}, nil];
}

id obj = getBlockArray();

typedef void (^blk_t)(void);

blk_t blk = (blk_t)[obj objectAtIndex:0];

blk();

該源代碼的blk()，即Block在執(zhí)行時發(fā)生異常榆综，應(yīng)用程序強(qiáng)制結(jié)束妙痹。這是由于*** getBlockArray函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時，棧上的Block被廢棄的緣故鼻疮。 *** 此時怯伊，編譯器不能判斷是否需要復(fù)制。也可以不讓編譯器進(jìn)行判斷判沟，而使其在所有情況下都能復(fù)制耿芹。但將Block從棧上復(fù)制到堆上是相當(dāng)消耗CPU的。當(dāng)Block設(shè)置在棧上也能夠使用時挪哄，將Block從棧上復(fù)制到堆上只是在浪費(fèi)CPU資源吧秕。因此只在此情形下讓編程人員手動進(jìn)行復(fù)制。

對源代碼修改一下迹炼，便可正常運(yùn)行：

- (id)getBlockArray
{
  int val = 10;
  return [[NSArray alloc] initWithObjects: [^{NSLog(@"blk:%d", val);} copy],
                                           [^{NSLog(@"blk:%d", val);} copy], nil];
}

id obj = getBlockArray();

typedef void (^blk_t)(void);

blk_t blk = (blk_t)[obj objectAtIndex:0];

blk();

*** 對Block類型變量調(diào)用copy方法 ***

typedef int (^blk_t)(int);

blk_t blk = ^(int count){ return rate * count;};

blk = [blk copy];

按配置Block的存儲域砸彬，使用copy方法產(chǎn)生的復(fù)制效果

表 Block的副本

不管Block配置在何處，用copy方法復(fù)制都不會引起任何問題斯入。在不確定時調(diào)用copy方法即可砂碉。

在ARC有效時，多次調(diào)用copy方法完全沒有問題

blk = [[[[blk copy] copy] copy] copy];
// 經(jīng)過多次復(fù)制刻两，變量blk仍然持有Block的強(qiáng)引用增蹭，該Block不會被廢棄。