iOS Block的本質（一）

時間 2019-11-21

標籤 ios block 本質欄目 iOS 简体版

原文原文鏈接

iOS Block的本質（一）

1.對block有一個基本的認識

block本質上也是一個oc對象，他內部也有一個isa指針。block是封裝了函數調用以及函數調用環境的OC對象。

2.探尋block的本質

首先寫一個簡單的block

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        int age = 10;
        void (^block)(int, int) =  ^(int a , int b){
            NSLog(@"this is a block! -- %d", age);
            NSLog(@"this is a block!");
            NSLog(@"this is a block!");
            NSLog(@"this is a block!");
        };

        block(10, 10);
    }
    return 0;
}

3.查看其內部結構

使用命令行將代碼轉化爲c++與OC代碼進行比較
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m命令代碼ios

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

        int age = 10;
        void (*block)(int, int) = ((void (*)(int, int))&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, age));

        ((void (*)(__block_impl *, int, int))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block, 10, 10);
    }
    return 0;
}

從以上c++代碼中block的聲明和定義分別與oc代碼中相對應顯示。將c++中block的聲明和調用分別取出來查看其內部實現。

定義block變量代碼c++

// 定義block變量代碼
    void(*block)(int ,int) = ((void (*)(int, int))&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, age));
    // 能夠簡化爲下列
    // void (*block)(int, int) = &__main_block_impl_0(__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, age);

上述定義代碼中，能夠發現，block定義中調用了__main_block_impl_0函數，而且將__main_block_impl_0函數的地址賦值給了block。那麼咱們來看一下__main_block_impl_0函數內部結構。sass

__main_block_imp_0結構體iphone

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

__main_block_imp_0結構體內有一個同名構造函數__main_block_imp_0，構造函數中對一些變量進行了賦值最終會返回一個結構體。
- 那麼也就是說最終將一個__main_block_imp_0結構體的地址賦值給了block變量
- __main_block_impl_0結構體內能夠發現__main_block_impl_0構造函數中傳入了四個參數。(void *)__main_block_func_0、&__main_block_desc_0_DATA、age、flags。其中flage有默認值，也就說flage參數在調用的時候能夠省略不傳。而最後的 age(_age)則表示傳入的_age參數會自動賦值給age成員，至關於age = _age。
- 接下來着重看一下前面三個參數分別表明什麼。
1. (void *)__main_block_func_0參數函數
```
```C++
   static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself, int a, int b) {
       int age = __cself->age; // bound by copy
           NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_2r__m13fp2x2n9dvlr8d68yry500000gn_T_main_3f4c4a_mi_0, age);
           NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_2r__m13fp2x2n9dvlr8d68yry500000gn_T_main_3f4c4a_mi_1);
           NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_2r__m13fp2x2n9dvlr8d68yry500000gn_T_main_3f4c4a_mi_2);
           NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_2r__m13fp2x2n9dvlr8d68yry500000gn_T_main_3f4c4a_mi_3);
       }
 ```
```
  - 在__main_block_func_0函數中首先取出block中age的值，緊接着能夠看到四個熟悉的NSLog，能夠發現這段代碼偏偏是咱們在block塊中寫下的代碼。
  - 那麼__main_block_func_0函數中其實存儲着咱們block中寫下的代碼。而__main_block_impl_0函數中傳入的是(void *)__main_block_func_0，也就說將咱們寫在block塊中的代碼封裝成__main_block_func_0函數，並將__main_block_func_0函數的地址傳入了__main_block_impl_0的構造函數中保存在結構體內。
2. &__main_block_desc_0_DATA參數this
  
  C++ 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)};命令行
  - 咱們能夠看到__main_block_desc_0中存儲着兩個參數，reserved和Block_size，而且reserved賦值爲0而Block_size則存儲着__main_block_impl_0的佔用空間大小。最終將__main_block_desc_0結構體的地址傳入__main_block_func_0中賦值給Desc。
3. age參數
  - age也就是咱們定義的局部變量。由於在block塊中使用到age局部變量，因此在block聲明的時候這裏纔會將age做爲參數傳入，也就說block會捕獲age，若是沒有在block中使用age，這裏將只會傳入(void *)__main_block_func_0，&__main_block_desc_0_DATA兩個參數。
    這裏能夠根據源碼思考一下爲何當咱們在定義block以後修改局部變量age的值，在block調用的時候沒法生效。
  - 由於block在定義的以後已經將age的值傳入存儲在__main_block_imp_0結構體中並在調用的時候將age從block中取出來使用，所以在block定義以後對局部變量進行改變是沒法被block捕獲的。

此時回過頭來查看__main_block_impl_0結構體3d

struct __main_block_impl_0 {
      struct __block_impl impl;
      struct __main_block_desc_0* Desc;
      int age;
      __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int _age, int flags=0) : age(_age) {
        impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
        impl.Flags = flags;
        impl.FuncPtr = fp;// block 內部代碼塊地址
        Desc = desc;// 存儲block 對象佔用的內存大小
      }
    };

首先咱們看一下__block_impl第一個變量就是__block_impl結構體。指針

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

咱們能夠發現__block_impl結構體內部就有一個isa指針。所以能夠證實block本質上就是一個oc對象。而在構造函數中將函數中傳入的值分別存儲在__main_block_impl_0結構體實例中，最終將結構體的地址賦值給block。code
接着經過上面對__main_block_impl_0結構體構造函數三個參數的分析咱們能夠得出結論：
1. __block_impl結構體中isa指針存儲着&_NSConcreteStackBlock地址，能夠暫時理解爲其類對象地址，block就是_NSConcreteStackBlock類型的。
2. block代碼塊中的代碼被封裝成__main_block_func_0函數，FuncPtr則存儲着__main_block_func_0函數的地址。
3. Desc指向__main_block_desc_0結構體對象，其中存儲__main_block_impl_0結構體所佔用的內存。

調用block執行內部代碼

((void (*)(__block_impl *, int, int))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block, 10, 10);

經過上述代碼能夠發現調用block是經過block找到FunPtr直接調用，經過上面分析咱們知道block指向的是__main_block_impl_0類型結構體，可是咱們發現__main_block_impl_0結構體中並不直接就能夠找到FunPtr，而FunPtr是存儲在__block_impl中的，爲何block能夠直接調用__block_impl中的FunPtr呢？
從新查看上述源代碼能夠發現，(__block_impl *)block將block強制轉化爲__block_impl類型的，由於__block_impl是__main_block_impl_0結構體的第一個成員，至關於將__block_impl結構體的成員直接拿出來放在__main_block_impl_0中，那麼也就說明__block_impl的內存地址就是__main_block_impl_0結構體的內存地址開頭。因此能夠轉化成功。並找到FunPtr成員。
上面咱們知道，FunPtr中存儲着經過代碼塊封裝的函數地址，那麼調用此函數，也就是會執行代碼塊中的代碼。而且回頭查看__main_block_func_0函數，能夠發現第一個參數就是__main_block_impl_0類型的指針。也就是說將block傳入__main_block_func_0函數中，便於重中取出block捕獲的值。

3.驗證block的本質

驗證block的本質是__main_block_impl_0結構體類型。

經過代碼證實一下上述內容：

#import <Foundation/Foundation.h>

struct __main_block_desc_0 {
    size_t reserved;
    size_t Block_size;
};

struct __block_impl {
    void *isa;
    int Flags;
    int Reserved;
    void *FuncPtr;
};

struct __main_block_impl_0 {
    struct __block_impl impl;
    struct __main_block_desc_0* Desc;
    int age;
};

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        int age = 10;
        void (^block)(int, int) =  ^(int a , int b){
            NSLog(@"this is a block! -- %d", age);
            NSLog(@"this is a block!");
            NSLog(@"this is a block!");
            NSLog(@"this is a block!");
        };
        // 將底層的結構體強制轉化爲咱們本身寫的結構體，經過咱們自定義的結構體探尋block底層結構體
        struct __main_block_impl_0 *blockStruct = (__bridge struct __main_block_impl_0 *)block;
        block(10, 10);
    }
    return 0;
}