探尋Block的本質（5）—— 對象類型的變量捕獲

Block傳送門🦋🦋🦋

首先咱們來看這麼一段代碼案例ui

*********************CLPerson.h*********************
#import <Foundation/Foundation.h>

@interface CLPerson : NSObject
@property (nonatomic,assign) int age;
@end


*********************CLPerson.m*********************
#import "CLPerson.h"

@implementation CLPerson
-(void)dealloc {
    NSLog(@"%s",__func__);
}
@end

*********************main.m*********************
#import <Foundation/Foundation.h>
#import "CLPerson.h"

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        {//臨時做用域開始
            CLPerson *person = [[CLPerson alloc] init];
            person.age = 10;
        }//臨時做用域結束
        
        NSLog(@"-----------flag1");
    }
    return 0;
}

複製代碼

經過在打印標記flag1處斷點調試可看出，在臨時做用域裏面的person對象只要出了做用域就會被釋放，這一點是很好理解的。atom

上面的代碼加入block，調整以下spa

*********************CLPerson.h*********************
#import <Foundation/Foundation.h>

@interface CLPerson : NSObject
@property (nonatomic,assign) int age;
@end


*********************CLPerson.m*********************
#import "CLPerson.h"

@implementation CLPerson
-(void)dealloc {
    NSLog(@"%s",__func__);
}
@end

*********************main.m*********************
#import <Foundation/Foundation.h>
#import "CLPerson.h"

typedef void(^CLBlock)(void);//➕➕➕

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
	
		CLBlock myBlock;//➕➕➕
        {//臨時做用域開始
            CLPerson *person = [[CLPerson alloc] init];
            person.age = 10;

			 myBlock = ^{//➕➕➕
                NSLog(@"---------%d",person.age);
            };
        }//臨時做用域結束
        
        NSLog(@"-----------flag1");
    }
    return 0;
}
複製代碼

再次在打印標記flag1處斷點調試運行一下結果告訴咱們，出了臨時做用域，person對象沒有被釋放。這裏有兩個注意點：3d

因爲如今是ARC環境，myBlock屬於強指針，所以在將block對象賦值給myBlock指針的時候，編譯器會自動對block對象執行copy操做，所以賦值完成後，myBlock指向的是一個堆空間上的block對象副本。

順便，經過終端命令xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main.cpp，拿到編譯後的.cpp文件，咱們先查看一下當前代碼編譯底層樣式，經整理簡化後以下指針

struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  CLPerson *person;

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


static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
  CLPerson *person = __cself->person; // bound by copy

                NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_7__p19yp82j0xd2m_1k8fpr77z40000gn_T_main_2cca58_mi_0,((int (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)person, sel_registerName("age")));
            }



static void __main_block_copy_0(struct __main_block_impl_0*dst, struct __main_block_impl_0*src) {
            _Block_object_assign((void*)&dst->person, (void*)src->person, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);
}




static void __main_block_dispose_0(struct __main_block_impl_0*src) {
            _Block_object_dispose((void*)src->person, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);
}




static struct __main_block_desc_0 {
  size_t reserved;
  size_t Block_size;
  void (*copy)(struct __main_block_impl_0*, struct __main_block_impl_0*);
  void (*dispose)(struct __main_block_impl_0*);
} __main_block_desc_0_DATA = { 
                                0, 
                                sizeof(struct __main_block_impl_0), 
                                __main_block_copy_0, 
                                __main_block_dispose_0
                              };



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

        {
            CLPerson * person = objc_msgSend(objc_msgSend(objc_getClass("CLPerson"), 
                                                          sel_registerName("alloc")
                                                          ), 
                                             sel_registerName("init")
                                             );
            

            objc_msgSend(person, 
                         sel_registerName("setAge:"), 
                         30
                         );


            myBlock = objc_msgSend(&__main_block_impl_0(__main_block_func_0, 
                                                        &__main_block_desc_0_DATA, 
                                                        person, 
                                                        570425344), 
                                   sel_registerName("copy")
                                   );


        }


    }


    return 0;
}
複製代碼

以上是【ARC環境-->堆上的block-->強指針CLPerson *person 】所對應的運行結果以及底層實現。咱們發現於以前捕獲一個基本類型的auto變量所不一樣的是，當block捕捉對象類型的auto變量的時候，__main_block_desc_0結構體裏面多了兩個彩蛋

函數指針copy，也就是__main_block_copy_0()，內部調用了_Block_object_assign()
函數指針dispose，也就是__main_block_dispose_0()，內部調用了_Block_object_dispose()

這裏還須要注意的是，ARC 下CLPerson *person被認爲是強指針，等價於_strong CLPerson *person，而弱指針須要顯式地表示爲__weak CLPerson *person。經過終端命令xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc -fobjc-arc -fobjc-runtime=ios-9.0.0 main.m -o main.cpp，能夠看到block的內捕獲到的person指針以下

爲了對比，咱們再分別看一下下面三種場景分別是什麼狀況的：

ARC環境-->堆上的block-->弱指針__weak CLPerson *person
ARC環境-->棧上的block-->強指針CLPerson *person
ARC環境-->棧上的block-->弱指針__weak CLPerson *person

【ARC環境-->堆上的block-->弱指針__weak CLPerson *person】案例以下

***********************main.m*************************
#import <Foundation/Foundation.h>
#import "CLPerson.h"

typedef void(^CLBlock)(void);


int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        CLBlock myBlock;
        
        {//臨時做用域開始
            __weak CLPerson * person = [[CLPerson alloc] init];
            person.age = 30;
            
            myBlock = ^{
                NSLog(@"---------%d",person.age);
            } ;
            
        }//臨時做用域結束

        NSLog(@"-------------");
        
    }
    
    NSLog(@"------main autoreleasepool end-------");
    
    return 0;
}

複製代碼

block的底層結構以下運行結果顯示堆上的block使用弱指針__weak CLPerson *person，沒有影響person所指向對象的生命週期，出了臨時做用域的以後就被釋放了。

【ARC環境-->棧上的block-->強指針CLPerson *person】

***********************main.m*************************
#import <Foundation/Foundation.h>
#import "CLPerson.h"

typedef void(^CLBlock)(void);


int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        CLBlock myBlock;
        
        {//臨時做用域開始
            CLPerson * person = [[CLPerson alloc] init];
            person.age = 30;
            
            ^{
                NSLog(@"---------%d",person.age);
            } ;
            
        }//臨時做用域結束

        NSLog(@"-------------");
        
    }
    
    NSLog(@"------main autoreleasepool end-------");
    
    return 0;
}
複製代碼

block底層結構以下

運行結果顯示棧上的block使用強指針 CLPerson *person，沒有影響person所指向對象的生命週期，出了臨時做用域的以後就被釋放了。

【ARC環境-->棧上的block-->弱指針__weak CLPerson *person】

***********************main.m*************************
#import <Foundation/Foundation.h>
#import "CLPerson.h"

typedef void(^CLBlock)(void);


int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        CLBlock myBlock;
        
        {//臨時做用域開始
            __weak CLPerson * person = [[CLPerson alloc] init];
            person.age = 30;
            
            ^{
                NSLog(@"---------%d",person.age);
            } ;
            
        }//臨時做用域結束

        NSLog(@"-------------");
        
    }
    
    NSLog(@"------main autoreleasepool end-------");
    
    return 0;
}

複製代碼

block底層結構爲

運行結果顯示棧上的block使用弱指針__weak CLPerson *person，沒有影響person所指向對象的生命週期，出了臨時做用域的以後就被釋放了。

從上面的四種狀況的對比看出，只有堆上的block使用強指針CLPerson *person的時候，纔會影響該指針所指對象的生命週期，這是怎麼一回事呢？

【這個時候就要回到咱們上面發現的那兩個彩蛋了】也就是__main_block_desc_0中的函數指針copy和dispose。實際上這兩個函數指針分別是在block從棧空間拷貝到堆空間的時候，以及堆空間的block被釋放的時候使用的。

當block從棧拷貝到堆時，系統會經過block中的函數指針copy調用函數__xxx_block_copy_x

__xxx_block_copy_x(struct __main_block_impl_0*dst, 
				   struct __main_block_impl_0*src
				   );
複製代碼

注意這個函數的兩個參數，

第一個dst表明拷貝以前棧空間的block，
第二個src表明拷貝以後堆空間上的block。

這個函數裏面調用的是_Block_object_assign函數

_Block_object_assign((void*)&dst->person, 
					 (void*)src->person, 
					 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/
					 );
複製代碼

這個函數的做用是把dst（棧block）內部所捕獲的那個person對象（指針）的值賦值（assign）給src（堆block）內的person指針。若是是ARC環境，會根據person的強弱性（也就是以前的修飾詞 __weak 和 __strong）來決定src（堆block）是否持有對象。若是person是被__strong修飾，就會經過 [person retain]，使得person所指向的對象的引用計數+1，這樣，src（堆block）就持有了（也就是強引用）person所指向的對象。

當堆上的block即將被釋放的時候，系統會經過block中的函數指針dispose調用函數__xxx_block_dispose_x

__main_block_dispose_0(struct __main_block_impl_0*src);
複製代碼

很明顯其中的參數src就是堆上的block，該函數內部調用了_Block_object_dispose函數

_Block_object_dispose((void*)src->person, 
					  3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/
					  );
複製代碼

ARC下，該函數的做用是，根絕src（堆block）內部的person指針的強弱性（__weak/__strong），決定如何處理person所指向的對象，若是是__strong，說明src持有了person所指向的對象（也就是強引用），由於此時src即將被釋放，因此須要放開持有，也便是調用一下[person release]，使得person所指對象的引用計數-1。

爲何上面我都強調了ARC環境下呢，由於MRC裏面是沒有__weak和__strong這兩個東西的。ARC就是根據咱們代碼中的__weak/__strong標記，來自動進行一些內存管理相關的處理。相信上面的分析應該能讓你有所領悟。

若是回到MRC，其實內存管理本質原則沒有變化，無非就是retain和release操做，我我的認爲過程會相對ARC來講更簡單一些。首先，內部使用了auto變量（基礎類型/對象類型）的block是在棧空間上的，它不會對對象類型的auto變量進行retain操做，也就是不會持有該對象。當咱們對一個棧block調用copy方法進行拷貝操做的時候，會跟ARC同樣以相同的方式最終調用_Block_object_assign函數，只不過此時會直接對堆block上所捕獲的對象進行調用retain方法，進行持有，不會進行__weak/__strong的判斷，由於MRC裏面根本沒有這兩個小兄弟。當一個堆上的block即將釋放的時候，也會最終調用_Block_object_dispose函數，對該block 所捕獲的對象調用release方法，這樣堆上的block就放開了對該對象的持有（強引用）。

最後，在經過幾張圖示，來講明一下【block對於對象類型的auto變量的捕獲原理】

以上就是block對於對象類型的auto變量的捕獲過程。

Block傳送門🦋🦋🦋

探尋Block的本質（1）—— 基本認識

探尋Block的本質（2）—— 底層結構

探尋Block的本質（3）—— 基礎類型的變量捕獲

探尋Block的本質（4）—— Block的類型

探尋Block的本質（6）—— __block的深刻分析