内容简介:可是以上四种
Block
简介
-
block
是将函数及其执行上下文封装起来的一个对象 - 在
block
实现的内部,有很多变量,因为block
也是一个对象 - 其中包含了诸如
isa
指针,imp
指针等对象变量,还有储存其截获变量的对象等
定义和使用
block
根据有无参数和有无返回值有以下几种简单使用方式
// 无参数无返回值 void (^ BlockOne)(void) = ^(void){ NSLog(@"无参数,无返回值"); }; BlockOne();//block的调用 // 有参数无返回值 void (^BlockTwo)(int a) = ^(int a){ NSLog(@"有参数,无返回值, 参数 = %d,",a); }; BlockTwo(100); // 有参数有返回值 int (^BlockThree)(int,int) = ^(int a,int b){ NSLog(@"有参数,有返回值"); return a + b; }; BlockThree(1, 5); // 无参数有返回值 int(^BlockFour)(void) = ^{ NSLog(@"无参数,有返回值"); return 100; }; BlockFour();
可是以上四种 block
底层又是如何实现的呢? 其本质到底如何? 接下来我们一起探讨一下
Block的本质
- 为了方便我们这里新建一个
Command Line Tool
项目, 在main
函数中执行上述中一个block
- 探索
Block
的本质, 就要查看其源码, 这里我们使用下面命令把main.m
文件生成与其对应的c++
代码文件 - 在
main.m
文件所在的目录下, 执行如下命令, 会生成一个main.cpp
文件 - 把
main.cpp
文件添加到项目中, 并使其不参与项目的编译, 下面我们就具体看一下block
的底层到底是如何实现的
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m
打开 main.cpp
文件, 找到文件最底部, 可以看到 block
的相关源码如下
// block的结构体 struct __main_block_impl_0 { // 结构体的成员变量 struct __block_impl impl; struct __main_block_desc_0* Desc; // 构造函数 __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; } }; // 封装了block执行逻辑的函数 static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) { NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_ty_804897ld2zg4pfcgx2p4wqh80000gn_T_main_11c959_mi_0); } 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)}; int main(int argc, const char * argv[]) { /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; // 定义block变量 void (* BlockOne)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA)); // 执行block内部的源码 ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)BlockOne)->FuncPtr)((__block_impl *)BlockOne); } return 0; } static struct IMAGE_INFO { unsigned version; unsigned flag; } _OBJC_IMAGE_INFO = { 0, 2 };
其中 block
的声明和调用的对应关系如下
删除其中的强制转换的相关代码后
// 定义block变量 void (* BlockOne)(void) = &__main_block_impl_0( (void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA ); // 执行block内部的源码 BlockOne->FuncPtr(BlockOne);
上述代码中 __main_block_impl_0
函数接受两个参数, 并有一个返回值, 最后把函数的地址返回给 BlockOne
, 下面找到 __main_block_impl_0
的定义
// 结构体 struct __main_block_impl_0 { struct __block_impl impl; struct __main_block_desc_0* Desc; // c++中的构造函数, 类似于OC中的init方法 // flags: 默认参数, 调用时可不传 __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_impl_0
函数中的第一个参数__main_block_func_0
赋值给了fp
,fp
又赋值给了impl.FuncPtr
, 也就意味着impl.FuncPtr
中存储的就是我们要执行的__main_block_func_0
函数的地址 -
Block
结构体中的isa
指向了_NSConcreteStackBlock
, 说明Block
是一个_NSConcreteStackBlock
类型, 具体后面会详解 -
__main_block_impl_0
函数中的第二个参数__main_block_desc_0_DATA
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)};
- 其中
reserved
赋值为0 -
Block_size
被赋值为sizeof(struct __main_block_impl_0)
, 即为__main_block_impl_0
这个结构体占用内存的大小 -
__main_block_impl_0
的第二个参数, 接受的即为__main_block_desc_0
结构体的变量(__main_block_desc_0_DATA
)的地址
Block变量捕获
- 局部变量分为两大类:
auto
和static
-
auto
: 自动变量, 离开作用域就会自动销毁, 默认情况下定义的局部变量都是auto
修饰的变量, 系统都会默认给添加一个auto
-
auto
不能修饰全局变量, 会报错 -
static
作用域内修饰局部变量, 可以修饰全局变量
-
- 全局变量
局部变量
auto变量捕获
auto
局部变量在 Block
中是值传递
下述代码输出值为多少?
int age = 10; void (^BlockTwo)(void) = ^(void){ NSLog(@"age = %d,",age); }; age = 13; BlockTwo(); // 输出10
输出值为什么是10而不是13呢? 我们还是生成 main.cpp
代码看一下吧, 相关核心代码如下
struct __main_block_impl_0 { struct __block_impl impl; struct __main_block_desc_0* Desc; // 这里多了一个age属性 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; } }; static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) { int age = __cself->age; // bound by copy NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_ty_804897ld2zg4pfcgx2p4wqh80000gn_T_main_80d62b_mi_0,age); } 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)}; int main(int argc, const char * argv[]) { /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; // 定义属性 int age = 10; // block的定义 void (*BlockTwo)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, age)); // 改变属性值 age = 13; // 调用block ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)BlockTwo)->FuncPtr)((__block_impl *)BlockTwo); } return 0; } static struct IMAGE_INFO { unsigned version; unsigned flag; } _OBJC_IMAGE_INFO = { 0, 2 };
那么下面我们一步步看一下, 吧一些强制转换的代码去掉之后
int age = 10; void (*BlockTwo)(void) = &__main_block_impl_0( __main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, age ); age = 13; BlockTwo->FuncPtr(BlockTwo);
在上面的 __main_block_impl_0
函数里面相比于之前的, 多了一个 age
参数
struct __main_block_impl_0 { struct __block_impl impl; struct __main_block_desc_0* Desc; // 新的属性age int age; // 构造函数, 多了_age参数 __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; } };
- 上面的构造方法
__main_block_impl_0
中, 多了一个_age
参数 - 同时后面多了一条
age(_age)
语句, 在c++
中,age(_age)
相当于age = _age
, 即给age
属性赋值, 存储构造函数传过来的age
属性的值 - 所以在后面调用
block
的时候,block
对应的结构体所存储的age
属性的值仍然是10, 并没有被更新
// 及时这里重新对age进行了赋值 age = 13; // 这里调用BlockTwo的时候, 结构体重的age属性的值并没有被更新 BlockTwo->FuncPtr(BlockTwo); // 最后在执行block内部逻辑的时候, static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) { int age = __cself->age; // bound by copy // 这里的age, 仍然是block结构体中的age, 值并没有改变, 所以输出结果还是10 NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_ty_804897ld2zg4pfcgx2p4wqh80000gn_T_main_80d62b_mi_0,age); }
static变量捕获
static
局部变量在 Block
中是指针传递, 看一下下面代码的输出情况
auto int age = 10; static int weight = 20; void (^BlockTwo)(void) = ^(void){ NSLog(@"age = %d, weight = %d,",age, weight); }; age = 13; weight = 23; BlockTwo();
age = 10, weight = 23 age weight main.cpp
struct __main_block_impl_0 { struct __block_impl impl; struct __main_block_desc_0* Desc; int age; int *weight; __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int _age, int *_weight, int flags=0) : age(_age), weight(_weight) { impl.isa = &_NSConcreteStackBlock; impl.Flags = flags; impl.FuncPtr = fp; Desc = desc; } }; static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) { int age = __cself->age; // bound by copy int *weight = __cself->weight; // bound by copy NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_ty_804897ld2zg4pfcgx2p4wqh80000gn_T_main_282a93_mi_0,age, (*weight)); } 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)}; int main(int argc, const char * argv[]) { /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; auto int age = 10; static int weight = 20; void (*BlockTwo)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, age, &weight)); age = 13; weight = 23; ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)BlockTwo)->FuncPtr)((__block_impl *)BlockTwo); } return 0; } static struct IMAGE_INFO { unsigned version; unsigned flag; } _OBJC_IMAGE_INFO = { 0, 2 };
- 从上面代码可以看到
__main_block_impl_0
类中多了两个成员变量age
和weight
, 说明两个变量我们都可以捕获到 - 不同的是, 同样都是
int
变量, 使用不同的修饰词修饰,__main_block_impl_0
类中也是不同的 -
static
修饰的变量weight
在block
中存储的是weight
的地址, 在后面的block
函数中我们使用的也是其地址
int age; int *weight; // &weight void (*BlockTwo)(void) = &__main_block_impl_0(__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, age, &weight); // 下面构造方法中, 同样(weight(_weight)方法之前讲过)将传过来的weight的地址赋值给了 (int *weight;) __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int _age, int *_weight, int flags=0) : age(_age), weight(_weight) { impl.isa = &_NSConcreteStackBlock; impl.Flags = flags; impl.FuncPtr = fp; Desc = desc; }
- 也就是说上面的构造函数中
-
age
保存的是一个准确的值 -
weight
保存的是weight
所在的内存地址
-
- 所以在最后调用
block
内部逻辑的时候
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) { int age = __cself->age; // bound by copy int *weight = __cself->weight; // bound by copy // (*weight)相当于从weight的内存地址中取值, 在执行操作 // 然而weight内存中的值已经在后面赋值的时候被更新了, 所以这里取出的值是赋值后的 NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_ty_804897ld2zg4pfcgx2p4wqh80000gn_T_main_282a93_mi_0,age, (*weight)); }
- 也就是说, 同样是局部变量
-
auto
修饰的变量在block
中存储的是变量的值(值传递) -
static
修饰的变量在block
中存储的是变量的内存地址(地址传递)
全局变量
int age = 10; static int weight = 20; int main(int argc, const char * argv[]) { @autoreleasepool { void (^BlockTwo)(void) = ^(void){ NSLog(@"age = %d, weight = %d,",age, weight); }; age = 13; weight = 23; BlockTwo(); } return 0; }
上面代码的输出结果, 毫无疑问是13和23, 相关 c++
代码如下
int age = 10; static int weight = 20; 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; } }; static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) { // 封装了block执行逻辑的函数 NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_ty_804897ld2zg4pfcgx2p4wqh80000gn_T_main_0ee0bb_mi_0,age, weight); } 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)}; int main(int argc, const char * argv[]) { /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; // 定义block变量 void (*BlockTwo)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA)); age = 13; weight = 23; ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)BlockTwo)->FuncPtr)((__block_impl *)BlockTwo); } return 0; } static struct IMAGE_INFO { unsigned version; unsigned flag; } _OBJC_IMAGE_INFO = { 0, 2 };
- 从上面代码可以看出
__main_block_impl_0
结构体重并没有捕获到age
和weight
的成员变量 - 同样在定义
block
变量的时候中也不需要传入age
和weight
的变量 - 在封装了
block
执行逻辑的函数中, 就可以直接使用全局的变量即可
Block的类型
Block的三种类型
- 在之前的
C++
源码中,__main_block_impl_0
结构体中isa
指向的类型是_NSConcreteStackBlock
- 下面就具体看一下,
Block
的只要类型有那些 - 先看一下下面这部分代码的输出结果
void (^block)(void) = ^(void){ NSLog(@"Hello World"); }; NSLog(@"%@", [block class]); NSLog(@"%@", [[block class] superclass]); NSLog(@"%@", [[[block class] superclass] superclass]); NSLog(@"%@", [[[[block class] superclass] superclass] superclass]); /* 2019-06-24 15:46:32.506386+0800 Block[3307:499032] __NSGlobalBlock__ 2019-06-24 15:46:32.506578+0800 Block[3307:499032] __NSGlobalBlock 2019-06-24 15:46:32.506593+0800 Block[3307:499032] NSBlock 2019-06-24 15:46:32.506605+0800 Block[3307:499032] NSObject */
-
block
的类型NSBlock
最终也是继承自NSObject
- 这也可以解释为什么
block
的结构体__main_block_impl_0
中会有一个isa
指针了 - 此外,
block
共有三种类型, 可以通过调用class
方法或者isa
指针查看具体类型, 最终都是继承自NSBlock
类型-
__NSGlobalBlock__
或者_NSConcreteGlobalBlock
-
__NSStackBlock__
或者_NSConcreteStackBlock
-
__NSMallocBlock__
或者_NSConcreteMallocBlock
-
block在内存中的分配
_NSConcreteGlobalBlock _NSConcreteStackBlock _NSConcreteMallocBlock
- 应用程序的内存分配图如上图所示, 自上而下依次为内存的低地址–>内存的高地址
- 程序区域: 代码段, 用于存放代码
- 数据区域: 数据段, 用于存放全局变量
- 堆: 动态分配内存,需要 程序员 自己申请,程序员自己管理, 通常是
alloc
或者malloc
方式申请的内存 - 栈: 用于存放局部变量, 系统会自动分配内存, 自动销毁内存
区分不同的block类型
- 上面提到, 一共有三种
block
类型, 且不同的block
类型存放在内存的不同位置 - 但是如何区分所定义的
block
到底是哪一种类型呢
看看下面代码的执行情况, 运行环境实在MRC
环境下
static int age = 10; int main(int argc, const char * argv[]) { @autoreleasepool { int weight = 21; void (^block1)(void) = ^(void){ NSLog(@"Hello World"); }; void (^block2)(void) = ^(void){ NSLog(@"age = %d", age); }; void (^block3)(void) = ^(void){ NSLog(@"age = %d", weight); }; NSLog(@"block1 = %@", [block1 class]); NSLog(@"block2 = %@", [block2 class]); NSLog(@"block3 = %@", [block3 class]); /* 2019-06-24 21:13:14.555206+0800 Block[30548:1189724] block1 = __NSGlobalBlock__ 2019-06-24 21:13:14.555444+0800 Block[30548:1189724] block2 = __NSGlobalBlock__ 2019-06-24 21:13:14.555465+0800 Block[30548:1189724] block3 = __NSStackBlock__ */ } return 0; }
针对各种不同的 block
总结如下
block 类型 |
环境 |
---|---|
__NSGlobalBlock__ |
没有访问auto变量 |
__NSStackBlock__ |
访问了auto变量 |
__NSMallocBlock__ |
__NSStackBlock__ 调用了copy |
- 由于
__NSMallocBlock__
是放在堆区域 - 要想创建出
__NSMallocBlock__
类型的block
, 我们可以调用copy
方法
void (^block3)(void) = ^(void){ NSLog(@"age = %d", weight); }; NSLog(@"block3 = %@", [block3 class]); NSLog(@"block3 = %@", [[block3 copy] class]); /* 输出分别是: block3 = __NSStackBlock__ block3 = __NSMallocBlock__ */
- 从上面的代码中我们可以明显看到,
__NSStackBlock__
类型的block
调用copy
方法后, 就会变成__NSMallocBlock__
类型的block
- 相当于生成的
block
是在堆区域的 - 那么另外两种类型调用
copy
方法后,又会如何? 下面一起来看一下吧
int weight = 21; void (^block1)(void) = ^(void){ NSLog(@"Hello World"); }; void (^block3)(void) = ^(void){ NSLog(@"age = %d", weight); }; NSLog(@"block1 = %@", [block1 class]); NSLog(@"block1 = %@", [[block1 copy] class]); NSLog(@"block3 = %@", [block3 class]); NSLog(@"block3 = %@", [[block3 copy] class]); NSLog(@"block3 = %@", [[[block3 copy] copy] class]); /* __NSGlobalBlock__ __NSGlobalBlock__ __NSStackBlock__ __NSMallocBlock__ __NSMallocBlock__ */
- 从上面的代码可以看到, 只有
__NSStackBlock__
类型的block
调用copy
之后才会变成__NSMallocBlock__
类型, 其他的都是原类型 - 主要也是
__NSStackBlock__
类型的作用域是在栈中, 作用域中的局部变量会在函数结束时自动销毁 -
__NSStackBlock__
调用copy
操作后,分配的内存地址相当于从栈复制到堆;副本存储位置是堆 - 其他的则可参考下面表格
Block类 | 副本源的配置存储域 | 复制效果 |
---|---|---|
__NSStackBlock__ |
栈 | 从栈复制到堆 |
__NSGlobalBlock__ |
程序的数据区域 | 什么也不做 |
__NSMallocBlock__ |
堆 | 引用计数增加 |
- 在
ARC
环境下, 编译器会根据情况自动将站上的block
复制到堆上, 类似以下情况-
block
作为函数返回值时 - 将
block
赋值给__strong
修饰的指针时 -
block
作为GCD
的方法参数时
-
__block修饰符
Question: 定义一个auto修饰的局部变量, 并在 block
中修改该变量的值, 能否修改成功呢?
auto int width = 10; static int height = 20; void (^block)(void) = ^(void){ // 事实证明, 在Xcode中这行代码是报错的 width = 22; // 但是static修饰的变量, 却是可以赋值, 不会报错 height = 22; NSLog(@"width = %d, height = %d", width, height); }; block(); // width = 10, height = 22
- 在之前提到, 在
block
中,auto
修饰的变量是值传递 -
static
修饰的变量是指针传递, 所以在上述代码中,block
存储的只是height
的内存地址 - 同样
auto
变量实在main
函数中定义的, 而block
的执行逻辑是在__main_block_func_0
结构体的方法中执行的, 相当于局部变量不能跨函数访问 - 至于
static
修饰的变量为什么可以修改?- 在
__main_block_impl_0
结构体中height
存储的是其内存地址, 在其他函数或者结构体中访问和改变height
的方式都是通过其真真访问的 - 类似赋值方式:
(*height) = 22;
- 取值方式:
(*height)
- 在
__block修饰auto变量
__block auto int width = 10; void (^block)(void) = ^(void) { // 很明显, 这里就可以修改了 width = 12; NSLog(@"width = %d", width); }; block(); // width = 12
为什么上面的代码就可以修改变量了呢, 这是为什么呢…..请看源码
下面是生成的 block
的结构体
struct __main_block_impl_0 { struct __block_impl impl; struct __main_block_desc_0* Desc; // 这里的width被包装成了一个__Block_byref_width_0对象 __Block_byref_width_0 *width; // by ref // 这里可以对比一下之前的未被__block修饰的int变量 // int width; __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, __Block_byref_width_0 *_width, int flags=0) : width(_width->__forwarding) { impl.isa = &_NSConcreteStackBlock; impl.Flags = flags; impl.FuncPtr = fp; Desc = desc; } };
- 上述代码看到
__block
可以用于解决block
内部无法修改auto
修饰的变量值得问题 - 但是
__block
不能修饰全局变量和static
修饰的静态变量(同样也不需要, 因为在block
内部可以直接修改) - 经过
__block
修饰的变量会被包装成一个对象(__Block_byref_width_0
) - 下面是
width
被包装后的对象的结构体, 在结构体内, 会有一个width
成员变量
struct __Block_byref_width_0 { void *__isa; // 一个指向自己本身的成员变量 __Block_byref_width_0 *__forwarding; int __flags; int __size; // 外部定义的auto变量 int width; };
下面我们先看一下, auto
和 block
的定义和调用
int main(int argc, const char * argv[]) { /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; // __block auto int width = 10; auto __Block_byref_width_0 width = { 0, &width, 0, sizeof(__Block_byref_width_0), 10 }; void (*block)(void) = &__main_block_impl_0( __main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, &width, 570425344 ); block->FuncPtr(block); } return 0; }
- 可以看到在定义的
__Block_byref_width_0
类型的width
中的每一个参数分别赋值给了__Block_byref_width_0
结构体中的每一个成员变量 - 而在
block
内部重新对width
重新赋值的逻辑中
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) { __Block_byref_width_0 *width = __cself->width; // bound by ref (width->__forwarding->width) = 12; NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_ty_804897ld2zg4pfcgx2p4wqh80000gn_T_main_9241d5_mi_0, (width->__forwarding->width)); }
- 上面代码中的
width
是一个__Block_byref_width_0
类型的变量 -
width
对象通过找到内部的__forwarding
成员变量 - 在
__Block_byref_width_0
结构体中__forwarding
是一个指向自己本身的成员变量 - 所以最后再通过
__forwarding
找到__Block_byref_width_0
的成员变量width
, 在进行重新赋值 - 在
NSLog
中也是通过这种逻辑获取width
的值
以上所述就是小编给大家介绍的《浅谈OC中Block的本质》,希望对大家有所帮助,如果大家有任何疑问请给我留言,小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对 码农网 的支持!
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