[iOS]Block系列探究一 - 初探

一直搞不懂OC的Block和Java的Lambda，特地研究了一下OC的Block。若是有理解不對或者不到位的地方，歡迎指正。 這一篇咱們先梳理一下Block從聲明到調用的大體流程。

前言

咱們在開發中，聲明變量的形式通常以下：

NSInteger number;
UIView *view;
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但是蛋疼的Block聲明形式倒是：

void (^block)(int number);
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爲何不是這種形式：

void (^)(int number) block;
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帶着疑問，咱們往下看。

1、C語言函數指針

首先，我想讓你們看一段代碼：

int main(int argc, char * argv[]) {
    // funcPtr爲指針變量
    int (*funcPtr)(int count);
    // 指針變量指向函數的地址
    funcPtr = &func;
    int count = 10;
    // 調用方法
    (*funcPtr)(count);
}

// 函數實現
int func(int count) {
    int result = count++;
    NSLog(@"count = %d，地址:%p", count, &count);
    printf("result = %d\n", result);
    return result;
}
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上面代碼中的funcPtr並非函數名，而是一個指針變量，它指向了func函數的地址。

咱們再來看一下Block的聲明和實現：

- (void)block {
    // 聲明block
    void (^block)(int count);
    int count = 10;
    // block的實現
    block = ^void (int count) {
        count++;
        NSLog(@"count = %d，地址:%p", count, &count);
    };
    // block的調用
    block(count);
    NSLog(@"count = %d，地址:%p", count, &count);
}
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咱們能夠發現，函數指針的聲明和Block的聲明格式很類似 。僅有兩點不一樣：

• Block沒有函數名
• Block帶有"^"(插入記號)：由於macOS和iOS的APP源代碼中大量使用Block，插入記號便於查找 那麼咱們能夠猜想一下，block的底層實現多是C語言的函數指針？

2、Block聲明的底層實現

block的底層實現多是C語言的函數指針？咱們來驗證一下。 首先咱們新建一個macOS的命令行項目，而後在main.m函數中聲明並調用一個block，代碼以下：

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // 聲明block
        void (^block)(int count);
        int count = 10;
        // block的實現
        block = ^void (int count) {
            count++;
            NSLog(@"count = %d，地址:%p", count, &count);
        };
        // block的調用
        block(count);
        NSLog(@"count = %d，地址:%p", count, &count);
    }
    return 0;
}
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在終端中cd到main.m所在的目錄，利用clang(LLVM編譯器)，把OC代碼轉換成C/C++代碼：

clang -rewrite-objc main.m
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在main.m所在的文件夾會建立出main.cpp文件，在文件的最下面，找到了咱們須要的代碼：

// __block_imp結構體
struct __block_impl {
  void *isa;
  int Flags;
  int Reserved;
  void *FuncPtr;
};

// __main_block_desc_0結構體
static struct __main_block_desc_0 {
  size_t reserved;
  size_t Block_size;
} __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0)};

// __main_block_impl_0結構體
struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags=0) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};

// __main_block_func_0函數
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself, int count) {

            count++;
            NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_0r_hkkmpct143n4wd3xxk0l1j8c0000gn_T_main_3c0991_mi_0, count, &count);
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 

        void (*block)(int count);
        int count = 10;
        
        // block的實現
        block = ((void (*)(int))&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));
        
        // block的調用
        ((void (*)(__block_impl *, int))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block, count);
        
        // 打印count
        NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_0r_hkkmpct143n4wd3xxk0l1j8c0000gn_T_main_3c0991_mi_1, count, &count);
    }
    return 0;
}
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接下來，咱們會分析上面代碼中的各個結構體。

2.1 __block_impl結構體

// __block_imp結構體
struct __block_impl {
  void *isa;
  int Flags;
  int Reserved;
  void *FuncPtr;
};
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__block_imp能夠理解爲block類對象的結構體。下面我會介紹一下該結構體中每個成員。 isa指針表示block是由_NSConcreteStackBlock、_NSConcreteGlobalBlock或者_NSConcreteMallocBlock實例化的。因此，block對象有以上三種基類。關於這三種基類，以後的文章我會詳細說明，敬請期待。 Flags標識符，默認爲0。Reserved爲保留字段。FuncPtr指針變量，它是一個函數指針，指向實現block閉包內自定義的代碼__main_block_func_0 函數。

2.2 __main_block_desc_0結構體

// __main_block_desc_0結構體
static struct __main_block_desc_0 {
  size_t reserved;
  size_t Block_size;
} __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0)};
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reserved爲保留字段，目前用不到，之後可能會用上。Block_size表示該結構體佔據了多少空間。

2.3 __main_block_impl_0結構體

// __main_block_impl_0結構體
struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags=0) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};
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__main_block_impl_0結構體有兩個成員，分別是__block_impl結構體和__main_block_desc_0結構體的指針。 咱們來看下__main_block_impl_0結構體的建立函數：

__main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags=0)
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咱們能夠看到須要傳fp指針和desc結構體，fp是一個函數指針，用來賦值給impl成員的FuncPtr變量。fp指向的是__main_block_func_0 函數。

2.4 __main_block_func_0函數

// __main_block_func_0函數
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself, int count) {

            count++;
            NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_0r_hkkmpct143n4wd3xxk0l1j8c0000gn_T_main_3c0991_mi_0, count, &count);
}
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__main_block_func_0函數是用戶寫在block閉包內部的代碼。

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上面幾部分是block的聲明和實現轉換成c/c++語言。 下面咱們看一下main()函數裏面block的調用。

3、Block調用的底層

int main(int argc, const char * argv[]) {
    /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 

        void (*block)(int count);
        int count = 10;
        
        // block的賦值
        block = ((void (*)(int))&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));
        
        // block的調用
        ((void (*)(__block_impl *, int))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block, count);
        
        // 打印count
        NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_0r_hkkmpct143n4wd3xxk0l1j8c0000gn_T_main_3c0991_mi_1, count, &count);
    }
    return 0;
}
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接下來咱們着重看一下上面main()函數。

3.1 Block的賦值

// block的賦值
block = ((void (*)(int))&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));
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((void (*)(int))&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));這句代碼就是__main_block_impl_0結構體的建立，傳入__main_block_func_0和__main_block_desc_0_DATA兩個參數。而後使用取地址符&獲取結構體的地址，而且進行強轉((void (*)(int))，強轉爲聲明block的數據類型void (^block)(int count);。這裏就是函數指針的應用。

3.2 Block的調用

// block的調用
((void (*)(__block_impl *, int))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block, count);
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須要注意的是上面代碼中的block是個指針變量，這句代碼其實就是調用了__block_impl *類型的block的FuncPtr函數__main_block_func_0，__main_block_func_0函數須要傳入__block_impl *類型的block和void (^block)(int count);中的count。

以上就是block在main()函數中的調用。

4、梳理流程

接下來咱們把block從聲明到調用的流程梳理一下。 總結一下，block，其實就是C語言的函數指針，只不過多了一些結構體用來表示OC對象。 總體的流程爲：

• step1: 聲明函數指針void (*block)(int count);
• step2: 建立__main_block_impl_0結構體，其實FuncPtr指向__main_block_func_0函數，step1中的block指針變量指向__main_block_impl_0的地址
• step3: 調用block(即__main_block_impl_0)中的FuncPtr(即__main_block_func_0)函數。

以上三步對比第一章中C語言的函數指針：

// funcPtr爲指針變量
int (*funcPtr)(int count);
// 指針變量指向函數的地址
funcPtr = &func;
int count = 10;
// 調用方法
(*funcPtr)(count);
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這樣block從聲明到調用的流程就清晰了。因此block表面上是匿名函數，實際上在底層仍是聲明瞭函數__main_block_func_0，是有函數名。