探尋block的本質(zhì)

一.首先對(duì)block有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)

block本質(zhì)上也是一個(gè)oc對(duì)象，他內(nèi)部也有一個(gè)isa指針。block是封裝了函數(shù)調(diào)用以及函數(shù)調(diào)用環(huán)境的OC對(duì)象。
block的底層結(jié)構(gòu):

:

__main_block_imp_0結(jié)構(gòu)體內(nèi)有一個(gè)同名構(gòu)造函數(shù)__main_block_imp_0，構(gòu)造函數(shù)中對(duì)一些變量進(jìn)行了賦值最終會(huì)返回一個(gè)結(jié)構(gòu)體。
那么也就是說最終將一個(gè)__main_block_imp_0結(jié)構(gòu)體的地址賦值給了block變量
__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體內(nèi)可以發(fā)現(xiàn)__main_block_impl_0構(gòu)造函數(shù)中傳入了四個(gè)參數(shù)。(void *)__main_block_func_0、&__main_block_desc_0_DATA、age、flags。其中flage有默認(rèn)值，也就說flage參數(shù)在調(diào)用的時(shí)候可以省略不傳。而最后的 age(_age)則表示傳入的_age參數(shù)會(huì)自動(dòng)賦值給age成員，相當(dāng)于age = _age。

image.png

1. __main_block_func_0

__main_block_func_0函數(shù)中其實(shí)存儲(chǔ)著我們block中寫下的代碼。而__main_block_impl_0函數(shù)中傳入的是(void *)__main_block_func_0，也就說將我們寫在block塊中的代碼封裝成__main_block_func_0函數(shù)，并將__main_block_func_0函數(shù)的地址傳入了__main_block_impl_0的構(gòu)造函數(shù)中保存在結(jié)構(gòu)體內(nèi)。

2. __main_block_desc_0_DATA

_main_block_desc_0中存儲(chǔ)著兩個(gè)參數(shù)，reserved和Block_size，并且reserved賦值為0而Block_size則存儲(chǔ)著__main_block_impl_0的占用空間大小。最終將__main_block_desc_0結(jié)構(gòu)體的地址傳入__main_block_func_0中賦值給Desc。

3. age

age也就是我們定義的局部變量。因?yàn)樵赽lock塊中使用到age局部變量，所以在block聲明的時(shí)候這里才會(huì)將age作為參數(shù)傳入，也就說block會(huì)捕獲age，如果沒有在block中使用age，這里將只會(huì)傳入(void *)__main_block_func_0，&__main_block_desc_0_DATA兩個(gè)參數(shù)。

__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體

image.png

我們可以發(fā)現(xiàn)__block_impl結(jié)構(gòu)體內(nèi)部就有一個(gè)isa指針。因此可以證明block本質(zhì)上就是一個(gè)oc對(duì)象。而在構(gòu)造函數(shù)中將函數(shù)中傳入的值分別存儲(chǔ)在__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體實(shí)例中，最終將結(jié)構(gòu)體的地址賦值給block。

接著通過上面對(duì)__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體構(gòu)造函數(shù)三個(gè)參數(shù)的分析我們可以得出結(jié)論：

1. __block_impl結(jié)構(gòu)體中isa指針存儲(chǔ)著&_NSConcreteStackBlock地址，可以暫時(shí)理解為其類對(duì)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(shù)，F(xiàn)uncPtr則存儲(chǔ)著__main_block_func_0函數(shù)的地址。

3. Desc指向__main_block_desc_0結(jié)構(gòu)體對(duì)象，其中存儲(chǔ)__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體所占用的內(nèi)存。

二.block的變量捕獲

1.局部變量

auto變量

上述代碼中我們已經(jīng)了解過block對(duì)age變量的捕獲。
auto自動(dòng)變量，離開作用域就銷毀，局部變量前面自動(dòng)添加auto關(guān)鍵字。自動(dòng)變量會(huì)捕獲到block內(nèi)部，也就是說block內(nèi)部會(huì)專門新增加一個(gè)參數(shù)來存儲(chǔ)變量的值。
auto只存在于局部變量中，訪問方式為值傳遞，通過上述對(duì)age參數(shù)的解釋我們也可以確定確實(shí)是值傳遞。

static變量

static 修飾的變量為指針傳遞，同樣會(huì)被block捕獲。
接下來分別添加aotu修飾的局部變量和static修飾的局部變量，重看源碼來看一下他們之間的差別。

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        auto int a = 10;
        static int b = 11;
        void(^block)(void) = ^{
            NSLog(@"hello, a = %d, b = %d", a,b);
        };
        a = 1;
        b = 2;
        block();
    }
    return 0;
}
// log : block本質(zhì)[57465:18555229] hello, a = 10, b = 2
// block中a的值沒有被改變而b的值隨外部變化而變化。

為什么兩種變量會(huì)有這種差異呢，因?yàn)樽詣?dòng)變量可能會(huì)銷毀，block在執(zhí)行的時(shí)候有可能自動(dòng)變量已經(jīng)被銷毀了，那么此時(shí)如果再去訪問被銷毀的地址肯定會(huì)發(fā)生壞內(nèi)存訪問，因此對(duì)于自動(dòng)變量一定是值傳遞而不可能是指針傳遞了。而靜態(tài)變量不會(huì)被銷毀，所以完全可以傳遞地址。而因?yàn)閭鬟f的是值得地址，所以在block調(diào)用之前修改地址中保存的值，block中的地址是不會(huì)變得。所以值會(huì)隨之改變。

2.全局變量

我們同樣以代碼的方式看一下block是否捕獲全局變量

int a = 10;
static int b = 11;
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        void(^block)(void) = ^{
            NSLog(@"hello, a = %d, b = %d", a,b);
        };
        a = 1;
        b = 2;
        block();
    }
    return 0;
}
// log hello, a = 1, b = 2

通過上述代碼可以發(fā)現(xiàn)，__main_block_imp_0并沒有添加任何變量，因此block不需要捕獲全局變量，因?yàn)槿肿兞繜o論在哪里都可以訪問。
最后以一張圖做一個(gè)總結(jié):

image.png

總結(jié)：局部變量都會(huì)被block捕獲，自動(dòng)變量是值捕獲，靜態(tài)變量為地址捕獲。全局變量則不會(huì)被block捕獲

三.block的類型

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // 1. 內(nèi)部沒有調(diào)用外部變量的block
        void (^block1)(void) = ^{
            NSLog(@"Hello");
        };
        // 2. 內(nèi)部調(diào)用外部變量的block
        int a = 10;
        void (^block2)(void) = ^{
            NSLog(@"Hello - %d",a);
        };
       // 3. 直接調(diào)用的block的class
        NSLog(@"%@ %@ %@", [block1 class], [block2 class], [^{
            NSLog(@"%d",a);
        } class]);
    }
    return 0;
}

通過打印內(nèi)容確實(shí)可以發(fā)現(xiàn)block的三種類型

image.png

但是我們上面提到過，上述代碼轉(zhuǎn)化為c++代碼查看源碼時(shí)卻發(fā)現(xiàn)block的類型與打印出來的類型不一樣，c++源碼中三個(gè)block的isa指針全部都指向_NSConcreteStackBlock類型地址。
我們可以猜測(cè)runtime運(yùn)行時(shí)過程中也許對(duì)類型進(jìn)行了轉(zhuǎn)變。最終類型當(dāng)然以runtime運(yùn)行時(shí)類型也就是我們打印出的類型為準(zhǔn)。

block在內(nèi)存中的存儲(chǔ)

通過下面一張圖看一下不同block的存放區(qū)域

image.png

block是如何定義其類型

MRC下
block是如何定義其類型，依據(jù)什么來為block定義不同的類型并分配在不同的空間呢？首先看下面一張圖

image.png

接著我們使用代碼驗(yàn)證上述問題，首先關(guān)閉ARC回到MRC環(huán)境下，因?yàn)锳RC會(huì)幫助我們做很多事情，可能會(huì)影響我們的觀察。

// MRC環(huán)境！！！
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // Global：沒有訪問auto變量：__NSGlobalBlock__
        void (^block1)(void) = ^{
            NSLog(@"block1---------");
        };   
        // Stack：訪問了auto變量： __NSStackBlock__
        int a = 10;
        void (^block2)(void) = ^{
            NSLog(@"block2---------%d", a);
        };
        NSLog(@"%@ %@", [block1 class], [block2 class]);
        // __NSStackBlock__調(diào)用copy ： __NSMallocBlock__
        NSLog(@"%@", [[block2 copy] class]);
    }
    return 0;
}

查看打印內(nèi)容

image.png

image.png

ARC幫我們做了什么

在ARC環(huán)境下，編譯器會(huì)根據(jù)情況自動(dòng)將棧上的block進(jìn)行一次copy操作，將block復(fù)制到堆上。

什么情況下ARC會(huì)自動(dòng)將block進(jìn)行一次copy操作？
以下代碼都在RAC環(huán)境下執(zhí)行。

1. block作為函數(shù)返回值時(shí)

typedef void (^Block)(void);
Block myblock()
{
    int a = 10;
    // 上文提到過，block中訪問了auto變量，此時(shí)block類型應(yīng)為__NSStackBlock__
    Block block = ^{
        NSLog(@"---------%d", a);
    };
    return block;
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        Block block = myblock();
        block();
       // 打印block類型為 __NSMallocBlock__
        NSLog(@"%@",[block class]);
    }
    return 0;
}

看一下打印的內(nèi)容

image.png

2. 將block賦值給__strong指針時(shí)

block被強(qiáng)指針引用時(shí)，RAC也會(huì)自動(dòng)對(duì)block進(jìn)行一次copy操作。

nt main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // block內(nèi)沒有訪問auto變量
        Block block = ^{
            NSLog(@"block---------");
        };
        NSLog(@"%@",[block class]);
        int a = 10;
        // block內(nèi)訪問了auto變量，但沒有賦值給__strong指針
        NSLog(@"%@",[^{
            NSLog(@"block1---------%d", a);
        } class]);
        // block賦值給__strong指針
        Block block2 = ^{
          NSLog(@"block2---------%d", a);
        };
        NSLog(@"%@",[block1 class]);
    }
    return 0;
}

查看打印內(nèi)容可以看出，當(dāng)block被賦值給__strong指針時(shí)，RAC會(huì)自動(dòng)進(jìn)行一次copy操作。

image.png

3. block作為Cocoa API中方法名含有usingBlock的方法參數(shù)時(shí)

例如：遍歷數(shù)組的block方法，將block作為參數(shù)的時(shí)候。

NSArray *array = @[];
[array enumerateObjectsUsingBlock:^(id  _Nonnull obj, NSUInteger idx, BOOL * _Nonnull stop) {
            
}];

4. block作為GCD API的方法參數(shù)時(shí)

例如：GDC的一次性函數(shù)或延遲執(zhí)行的函數(shù)，執(zhí)行完block操作之后系統(tǒng)才會(huì)對(duì)block進(jìn)行release操作。

static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
            
});        
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
            
});

block聲明寫法

通過上面對(duì)MRC及ARC環(huán)境下block的不同類型的分析，總結(jié)出不同環(huán)境下block屬性建議寫法。

MRC下block屬性的建議寫法

@property (copy, nonatomic) void (^block)(void);

ARC下block屬性的建議寫法

@property (strong, nonatomic) void (^block)(void);
@property (copy, nonatomic) void (^block)(void);

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