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塊Block

這項語言特性是作為"擴展"(extension)而加入GCC編譯器中的,在近期版本的Clang中都可以使用.10.4版及以后的Mac OX X系統,與4.0版及及其后的iOS系統中,都含有正常執行塊所需要的組件.從技術上將,這是個位于C語言層面的特性,因此只要有支持此特性的編譯器,以及能執行塊的運行期組件,就可以在C/C++/Objective-C/Objective-C++代碼中使用它.

---摘自<<編寫高質量代碼的52個有效方法>>

GCC/clang 都是開發Mac OX X與iOS程序所用的編譯器
GCC:XCode4,Mac OX X 10.4之前,用的是gcc編譯器
clang:XCode4開始用的是LLVM編譯器(該編譯器前端用的是clang編譯器,編譯器分前端跟后端,前端就是用來翻譯的),Mac OX X 10.4之后

如何通過clang編譯器將OC代碼轉化成C++代碼?

終端使用cd定位到main.m文件所在文件夾,然后利用clang -rewrite-objc main.m將OC轉為C++,成功后在main.m同目錄下會生成一個main.cpp文件

OC代碼如下:

注:這段代碼是直接copy霜神的,本人比較懶啦

#import <Foundation/Foundation.h>

int global_i = 1;

static int static_global_j = 2;

int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    static int static_k = 3;
    int val = 4;
    
    void (^myBlock)(void) = ^{
        global_i ++;
        static_global_j ++;
        static_k ++;
        //如果加了這一句,會報錯:變量val應該加上__block,先不分析__block
        // val ++;
        NSLog(@"Block中 global_i = %d,static_global_j = %d,static_k = %d,val = %d",global_i,static_global_j,static_k,val);
    };
    
    global_i ++;
    static_global_j ++;
    static_k ++;
    val ++;
    NSLog(@"Block外 global_i = %d,static_global_j = %d,static_k = %d,val = %d",global_i,static_global_j,static_k,val);
    
    myBlock();
    
    return 0;
}

用編譯器轉化成C++如下:

這里只截取了主要的代碼

// 提前定義的類型

typedef long unsigned int __darwin_size_t;
typedef __darwin_size_t size_t;

//結構體類型:__block_impl
//可以看出，它包含了isa指針（包含isa指針的皆為對象），也就是說block也是一個對象(runtime里面，對象和類都是用結構體表示)。
struct __block_impl {
    //指向所屬類的指針，也就是block的類型
    void *isa;
    //標志變量，在實現block的內部操作時會用到
    int Flags;
    //保留變量
    int Reserved;
    //block執行時調用的函數指針
    void *FuncPtr;
};

//全局變量
int global_i = 1;
//靜態全局變量
static int static_global_j = 2;

//結構體__main_block_impl_0
struct __main_block_impl_0 {
    //結構體成員
    struct __block_impl impl;
    //結構體成員
    struct __main_block_desc_0* Desc;
    //靜態局部變量
    int *static_k;
    //局部變量
    int val;
    //構造函數-下面有具體解釋(分析1)
    __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int *_static_k, int _val, int flags=0) : static_k(_static_k), val(_val) {
        //__main_block_impl_0的isa指針指向了_NSConcreteStackBlock,說明了這個block的類型
        impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
        //
        impl.Flags = flags;
        //從main函數中調用來看,FuncPtr指向了函數__main_block_func_0
        impl.FuncPtr = fp;
        //_Desc也指向了定義__main_block_desc_0時就創建的__main_block_desc_0_DATA，其中紀錄了block結構體大小等信息。
        Desc = desc;
    }
};
//靜態函數__main_block_func_0 static作用:只能被本文件調用
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
    
    //從結構體__main_block_impl_0中拿到成員變量static_k
    int *static_k = __cself->static_k; // bound by copy
    //從結構體中拿到成員變量val
    int val = __cself->val; // bound by copy
    //全局變量與靜態全局變量
    global_i ++;
    static_global_j ++;
    //靜態局部變量
    (*static_k) ++;
    //打印
    NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_g__2b0bh4bx0p13dn6mxjdd8sq00000gn_T_main_816a59_mi_0,global_i,static_global_j,(*static_k),val);
}
//靜態結構體__main_block_desc_0  static作用:只能被本文件調用
static struct __main_block_desc_0 {
    //size_t 長無符號整型
    //成員變量
    //reserved：保留字段
    size_t reserved;
    //block大小(sizeof(struct __main_block_impl_0))
    size_t Block_size;
    //直接初始化一個該類型的結構體變量 __main_block_desc_0_DATA
} __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0)};

//主函數
int main(int argc, const char * argv[]) {
    //初始化靜態變量
    static int static_k = 3;
    //初始化局部變量
    int val = 4;
    //初始化一個函數指針(這是啥玩意,下面有分析2)變量(實質是一個結構體指針變量)
    void (*myBlock)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, &static_k, val));
    //操作
    global_i ++;
    static_global_j ++;
    static_k ++;
    val ++;
    //打印
    NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_g__2b0bh4bx0p13dn6mxjdd8sq00000gn_T_main_816a59_mi_1,global_i,static_global_j,static_k,val);
    //函數的調用(下面分析3)
    // __main_block_func_0 (myBlock);
    ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)myBlock)->FuncPtr)((__block_impl *)myBlock);
    
    return 0;
}

分析1:

     __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int *_static_k, int _val, int flags=0) : static_k(_static_k), val(_val);
     這是啥?->構造函數,顯式的構造函數,swift中有
     作用:以函數的形式,快速的創建一個結構體變量,并初始化,可以初始化這個結構體的每個成員變量,甚至成員變量的每個值
     函數名通常與該結構體相同
     __main_block_impl_0(參數1,參數2,參數3,...){
     結構體成員變量1 = 參數1;
     結構體成員變量2 = 參數2;
     ....
     }
     ": static_k(_static_k), val(_val)"
     也可以省略不寫,但是要在{}中加上
     static_k = _static_k;
     val = _val;

分析2:

  void (*myBlock)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, &static_k, val));
   
   1. OC中void (^myBlock)(void) <=> void (*myBlock)(void)
   void (*myBlock)(void)這可是一個函數指針:指向一個返回值為void,參數為void的函數
   2. 那么OC中的^{...};對應C++中的什么呢?
   ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, &static_k, val));
   對應這個,那他又是啥玩意呢?
   如何拿到一個函數的地址?--->函數名就是函數的地址
   2.1 __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int *_static_k, int _val, int flags=0): static_k(_static_k), val(_val),是一個結構體構造函數,可用于快速創建一個__main_block_impl_0類型的結構體
   2.2 (void *)__main_block_func_0 =>函數地址,對應參數fp ,(void *)僅僅是一個類型轉化的作用,直接寫成__main_block_func_0就可以,函數名就是函數的地址,這個函數本來就是void類型的
   2.3 &__main_block_desc_0_DATA 對應desc,__main_block_desc_0類型的結構體地址,已經初始化過了
   2.4 &static_k 靜態局部變量的指針
   2.5 val局部變量
   2.6 因此:
      __main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, &static_k, val)):就是創建了一個__main_block_impl_0類型的結構體
     &:取出這個結構體的地址
     ((void (*)()):是一個強制轉換,將這個結構體地址(指針)用一個函數指針引用著
   3. 總結:由此可見,block實質上是一個機構體指針,只是用了一個函數指針引用著
   */

分析3:

     ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)myBlock)->FuncPtr)((__block_impl *)myBlock);
     
     1. void (*)(__block_impl *):函數指針,指向一個函數返回值為void 參數為__block_impl *的類型
     化簡后 =>((函數指針類型)((__block_impl *)myBlock)->FuncPtr)((__block_impl *)myBlock);
     2.((__block_impl *)myBlock)->FuncPtr
        2.1 (__block_impl *)myBlock : 拿到上面那個定義的函數指針(實質是__main_block_impl_0類型的結構體指針),再強制轉化成__block_impl *指針類型
        2.2 ->FuncPtr: 根據這個結構體指針拿到這個結構體的成員變量
        2.3 由此也說明,強制轉換成__block_impl *類型就是為了好拿到FuncPtr這個成員變量
        2.4 FuncPtr是一個函數指針指向了__main_block_func_0
         2.5 簡化后=>((函數指針類型)__main_block_func_0)((__block_impl *)myBlock);
     3.(__block_impl *)myBlock前面說了實質就是一個__main_block_impl_0結構體指針,盡管把他強制轉化成了__block_impl * 類型,也由此可以看到,實際上符合static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself);這個函數的參數類型
     4. 最終轉化成=>:((函數指針類型)__main_block_func_0)(參數);
     5. 繞來繞去最終的結果就是:__main_block_func_0(myBlock);=>函數的調用
     6. 至于為何非要把__main_block_impl_0結構體指針轉化成(__block_impl *)myBlock類型的結構體指針,那就不知道了

總結

結構體的聲明:(^myBlock)(void) =>實質上是一個函數指針的聲明:void (*myBlock)(void),但注意這個函數指針實質上是指向了一個結構體指針
結構體的實現:^{...}; =>實質上是創建一個結構體__main_block_impl_0,然后拿到他的指針,即取址
結構體的調用:myBlock(); =>實質上是根據&__main_block_impl_0結構體指針拿到(->)他的成員變量FuncPtr:__main_block_func_0函數,然后調用這個函數
為什么要用結構體指針內嵌一個函數,而不直接使用函數指針呢?
我的猜想是這樣的:

函數的內存是臨時分配,臨時銷毀,每掉一次都會重新分配,從新拿取實參的值
結構體指針是,只要這個結構體沒有被銷毀(即一直被引用著),那么這個結構體中的內存一直是原來的,而且不必從新從外界獲取實參,可以起到零時存儲的作用

綜上所述:block實質上是一個機構體指針,只是用了一個函數指針引用著

這也許是為什么要把一個函數放到一個結構體變量中存儲,然后再通過結構體拿到這個函數調用的原理吧!

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塊Block

如何通過clang編譯器將OC代碼轉化成C++代碼?

OC代碼如下:

用編譯器轉化成C++如下:

總結

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