探尋block的本質(zhì)

一.首先對(duì)block有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)

block本質(zhì)上也是一個(gè)oc對(duì)象舰褪，他內(nèi)部也有一個(gè)isa指針。block是封裝了函數(shù)調(diào)用以及函數(shù)調(diào)用環(huán)境的OC對(duì)象源譬。
block的底層結(jié)構(gòu):

:

__main_block_imp_0結(jié)構(gòu)體內(nèi)有一個(gè)同名構(gòu)造函數(shù)__main_block_imp_0千贯，構(gòu)造函數(shù)中對(duì)一些變量進(jìn)行了賦值最終會(huì)返回一個(gè)結(jié)構(gòu)體。
那么也就是說(shuō)最終將一個(gè)__main_block_imp_0結(jié)構(gòu)體的地址賦值給了block變量
__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體內(nèi)可以發(fā)現(xiàn)__main_block_impl_0構(gòu)造函數(shù)中傳入了四個(gè)參數(shù)晌坤。(void *)__main_block_func_0逢艘、&__main_block_desc_0_DATA、age骤菠、flags它改。其中flage有默認(rèn)值，也就說(shuō)flage參數(shù)在調(diào)用的時(shí)候可以省略不傳商乎。而最后的 age(_age)則表示傳入的_age參數(shù)會(huì)自動(dòng)賦值給age成員央拖，相當(dāng)于age = _age。

image.png

1. __main_block_func_0

__main_block_func_0函數(shù)中其實(shí)存儲(chǔ)著我們block中寫(xiě)下的代碼鹉戚。而__main_block_impl_0函數(shù)中傳入的是(void *)__main_block_func_0鲜戒，也就說(shuō)將我們寫(xiě)在block塊中的代碼封裝成__main_block_func_0函數(shù)，并將__main_block_func_0函數(shù)的地址傳入了__main_block_impl_0的構(gòu)造函數(shù)中保存在結(jié)構(gòu)體內(nèi)抹凳。

2. __main_block_desc_0_DATA

_main_block_desc_0中存儲(chǔ)著兩個(gè)參數(shù)遏餐，reserved和Block_size，并且reserved賦值為0而B(niǎo)lock_size則存儲(chǔ)著__main_block_impl_0的占用空間大小赢底。最終將__main_block_desc_0結(jié)構(gòu)體的地址傳入__main_block_func_0中賦值給Desc失都。

3. age

age也就是我們定義的局部變量。因?yàn)樵赽lock塊中使用到age局部變量幸冻，所以在block聲明的時(shí)候這里才會(huì)將age作為參數(shù)傳入粹庞，也就說(shuō)block會(huì)捕獲age，如果沒(méi)有在block中使用age洽损，這里將只會(huì)傳入(void *)__main_block_func_0庞溜，&__main_block_desc_0_DATA兩個(gè)參數(shù)。

__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體

image.png

我們可以發(fā)現(xiàn)__block_impl結(jié)構(gòu)體內(nèi)部就有一個(gè)isa指針碑定。因此可以證明block本質(zhì)上就是一個(gè)oc對(duì)象流码。而在構(gòu)造函數(shù)中將函數(shù)中傳入的值分別存儲(chǔ)在__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體實(shí)例中，最終將結(jié)構(gòu)體的地址賦值給block延刘。

接著通過(guò)上面對(duì)__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體構(gòu)造函數(shù)三個(gè)參數(shù)的分析我們可以得出結(jié)論：

1. __block_impl結(jié)構(gòu)體中isa指針存儲(chǔ)著&_NSConcreteStackBlock地址旅掂，可以暫時(shí)理解為其類(lèi)對(duì)象地址，block就是_NSConcreteStackBlock類(lèi)型的访娶。

2. block代碼塊中的代碼被封裝成__main_block_func_0函數(shù)商虐，F(xiàn)uncPtr則存儲(chǔ)著__main_block_func_0函數(shù)的地址。

3. Desc指向__main_block_desc_0結(jié)構(gòu)體對(duì)象崖疤，其中存儲(chǔ)__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體所占用的內(nèi)存秘车。

二.block的變量捕獲

1.局部變量

auto變量

上述代碼中我們已經(jīng)了解過(guò)block對(duì)age變量的捕獲。
auto自動(dòng)變量劫哼，離開(kāi)作用域就銷(xiāo)毀叮趴，局部變量前面自動(dòng)添加auto關(guān)鍵字。自動(dòng)變量會(huì)捕獲到block內(nèi)部权烧，也就是說(shuō)block內(nèi)部會(huì)專(zhuān)門(mén)新增加一個(gè)參數(shù)來(lái)存儲(chǔ)變量的值眯亦。
auto只存在于局部變量中伤溉，訪問(wèn)方式為值傳遞，通過(guò)上述對(duì)age參數(shù)的解釋我們也可以確定確實(shí)是值傳遞妻率。

static變量

static 修飾的變量為指針傳遞乱顾，同樣會(huì)被block捕獲。
接下來(lái)分別添加aotu修飾的局部變量和static修飾的局部變量宫静，重看源碼來(lái)看一下他們之間的差別走净。

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        auto int a = 10;
        static int b = 11;
        void(^block)(void) = ^{
            NSLog(@"hello, a = %d, b = %d", a,b);
        };
        a = 1;
        b = 2;
        block();
    }
    return 0;
}
// log : block本質(zhì)[57465:18555229] hello, a = 10, b = 2
// block中a的值沒(méi)有被改變而b的值隨外部變化而變化。

為什么兩種變量會(huì)有這種差異呢孤里，因?yàn)樽詣?dòng)變量可能會(huì)銷(xiāo)毀伏伯，block在執(zhí)行的時(shí)候有可能自動(dòng)變量已經(jīng)被銷(xiāo)毀了，那么此時(shí)如果再去訪問(wèn)被銷(xiāo)毀的地址肯定會(huì)發(fā)生壞內(nèi)存訪問(wèn)捌袜，因此對(duì)于自動(dòng)變量一定是值傳遞而不可能是指針傳遞了说搅。而靜態(tài)變量不會(huì)被銷(xiāo)毀，所以完全可以傳遞地址虏等。而因?yàn)閭鬟f的是值得地址蜓堕，所以在block調(diào)用之前修改地址中保存的值，block中的地址是不會(huì)變得博其。所以值會(huì)隨之改變套才。

2.全局變量

我們同樣以代碼的方式看一下block是否捕獲全局變量

int a = 10;
static int b = 11;
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        void(^block)(void) = ^{
            NSLog(@"hello, a = %d, b = %d", a,b);
        };
        a = 1;
        b = 2;
        block();
    }
    return 0;
}
// log hello, a = 1, b = 2

通過(guò)上述代碼可以發(fā)現(xiàn)，__main_block_imp_0并沒(méi)有添加任何變量慕淡，因此block不需要捕獲全局變量背伴，因?yàn)槿肿兞繜o(wú)論在哪里都可以訪問(wèn)。
最后以一張圖做一個(gè)總結(jié):

image.png

總結(jié)：局部變量都會(huì)被block捕獲峰髓，自動(dòng)變量是值捕獲傻寂，靜態(tài)變量為地址捕獲富稻。全局變量則不會(huì)被block捕獲

三.block的類(lèi)型

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // 1. 內(nèi)部沒(méi)有調(diào)用外部變量的block
        void (^block1)(void) = ^{
            NSLog(@"Hello");
        };
        // 2. 內(nèi)部調(diào)用外部變量的block
        int a = 10;
        void (^block2)(void) = ^{
            NSLog(@"Hello - %d",a);
        };
       // 3. 直接調(diào)用的block的class
        NSLog(@"%@ %@ %@", [block1 class], [block2 class], [^{
            NSLog(@"%d",a);
        } class]);
    }
    return 0;
}

通過(guò)打印內(nèi)容確實(shí)可以發(fā)現(xiàn)block的三種類(lèi)型

image.png

但是我們上面提到過(guò)偿乖，上述代碼轉(zhuǎn)化為c++代碼查看源碼時(shí)卻發(fā)現(xiàn)block的類(lèi)型與打印出來(lái)的類(lèi)型不一樣汇在，c++源碼中三個(gè)block的isa指針全部都指向_NSConcreteStackBlock類(lèi)型地址癣丧。
我們可以猜測(cè)runtime運(yùn)行時(shí)過(guò)程中也許對(duì)類(lèi)型進(jìn)行了轉(zhuǎn)變。最終類(lèi)型當(dāng)然以runtime運(yùn)行時(shí)類(lèi)型也就是我們打印出的類(lèi)型為準(zhǔn)士飒。

block在內(nèi)存中的存儲(chǔ)

通過(guò)下面一張圖看一下不同block的存放區(qū)域

image.png

block是如何定義其類(lèi)型

MRC下
block是如何定義其類(lèi)型煤篙，依據(jù)什么來(lái)為block定義不同的類(lèi)型并分配在不同的空間呢斟览？首先看下面一張圖

image.png

接著我們使用代碼驗(yàn)證上述問(wèn)題，首先關(guān)閉ARC回到MRC環(huán)境下舰蟆，因?yàn)锳RC會(huì)幫助我們做很多事情，可能會(huì)影響我們的觀察狸棍。

// MRC環(huán)境Ｉ砗Α！草戈！
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // Global：沒(méi)有訪問(wèn)auto變量：__NSGlobalBlock__
        void (^block1)(void) = ^{
            NSLog(@"block1---------");
        };   
        // Stack：訪問(wèn)了auto變量： __NSStackBlock__
        int a = 10;
        void (^block2)(void) = ^{
            NSLog(@"block2---------%d", a);
        };
        NSLog(@"%@ %@", [block1 class], [block2 class]);
        // __NSStackBlock__調(diào)用copy ： __NSMallocBlock__
        NSLog(@"%@", [[block2 copy] class]);
    }
    return 0;
}

查看打印內(nèi)容

image.png

image.png

ARC幫我們做了什么

在ARC環(huán)境下逻翁，編譯器會(huì)根據(jù)情況自動(dòng)將棧上的block進(jìn)行一次copy操作饥努，將block復(fù)制到堆上。

什么情況下ARC會(huì)自動(dòng)將block進(jìn)行一次copy操作八回？
以下代碼都在RAC環(huán)境下執(zhí)行酷愧。

1. block作為函數(shù)返回值時(shí)

typedef void (^Block)(void);
Block myblock()
{
    int a = 10;
    // 上文提到過(guò)，block中訪問(wèn)了auto變量缠诅，此時(shí)block類(lèi)型應(yīng)為_(kāi)_NSStackBlock__
    Block block = ^{
        NSLog(@"---------%d", a);
    };
    return block;
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        Block block = myblock();
        block();
       // 打印block類(lèi)型為 __NSMallocBlock__
        NSLog(@"%@",[block class]);
    }
    return 0;
}

看一下打印的內(nèi)容

image.png

2. 將block賦值給__strong指針時(shí)

block被強(qiáng)指針引用時(shí)擅笔，RAC也會(huì)自動(dòng)對(duì)block進(jìn)行一次copy操作志衣。

nt main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // block內(nèi)沒(méi)有訪問(wèn)auto變量
        Block block = ^{
            NSLog(@"block---------");
        };
        NSLog(@"%@",[block class]);
        int a = 10;
        // block內(nèi)訪問(wèn)了auto變量，但沒(méi)有賦值給__strong指針
        NSLog(@"%@",[^{
            NSLog(@"block1---------%d", a);
        } class]);
        // block賦值給__strong指針
        Block block2 = ^{
          NSLog(@"block2---------%d", a);
        };
        NSLog(@"%@",[block1 class]);
    }
    return 0;
}

查看打印內(nèi)容可以看出猛们，當(dāng)block被賦值給__strong指針時(shí)念脯，RAC會(huì)自動(dòng)進(jìn)行一次copy操作。

image.png

3. block作為Cocoa API中方法名含有usingBlock的方法參數(shù)時(shí)

例如：遍歷數(shù)組的block方法弯淘，將block作為參數(shù)的時(shí)候绿店。

NSArray *array = @[];
[array enumerateObjectsUsingBlock:^(id  _Nonnull obj, NSUInteger idx, BOOL * _Nonnull stop) {
            
}];

4. block作為GCD API的方法參數(shù)時(shí)

例如：GDC的一次性函數(shù)或延遲執(zhí)行的函數(shù)，執(zhí)行完block操作之后系統(tǒng)才會(huì)對(duì)block進(jìn)行release操作庐橙。

static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
            
});        
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
            
});

block聲明寫(xiě)法

通過(guò)上面對(duì)MRC及ARC環(huán)境下block的不同類(lèi)型的分析假勿，總結(jié)出不同環(huán)境下block屬性建議寫(xiě)法。

MRC下block屬性的建議寫(xiě)法

@property (copy, nonatomic) void (^block)(void);

ARC下block屬性的建議寫(xiě)法

@property (strong, nonatomic) void (^block)(void);
@property (copy, nonatomic) void (^block)(void);

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