Block本质的探究

一、准备工作

1、创建一个命令行项目
2、Mac自带的终端Terminal

进入创建好的项目，并在mian.m里面定义一个Block, 如下所示：

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        //定义一个block
        void (^myBlock)(void) = ^{
            NSLog(@"Hello Block!");
        };
        //block调用
        myBlock();
    }
    return 0;
}

打开Terminal，cd到当前项目main.m所在目录，执行以下指令:

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m

上面的指令目的是借助clang编译main.m得到编译后的文件-main.cpp。
我把编译后的主要的代码贴出来，以便进行后面的探究。

struct __block_impl {
  void *isa;
  int Flags;
  int Reserved;
  void *FuncPtr;
};
#pragma clang assume_nonnull end

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) {
    NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_68_54lgxdz97sj4whg31nyj1d800000gn_T_main_ab6d44_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; 

        void (*myBlock)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));

        ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)myBlock)->FuncPtr)((__block_impl *)myBlock);
    }
    return 0;
}

二、定义`Block`探究

由于我们是在main函数里面定义的Block,所以我们在编译后的文件里也是对应从main函数开始探究。
如果我们把代码对应起来的话就是下面这样的:

定义block，在编译前和编译后
编译前：

//定义一个block
 void (^myBlock)(void) = ^{
    NSLog(@"Hello Block!");
};

编译后:

void (*myBlock)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));

编译后去除一些强制转换操作后：

void (*myBlock)(void) = &__main_block_impl_0(
                                              __main_block_func_0,
                                        &__main_block_desc_0_DATA));

经过上面的简化我们不难发现：

调用了__main_block_impl_0 (参数1，参数2)，并把返回值的地址(&)赋值给了myBlock。

2、参数1是： __main_block_func_0

3、参数2是： &__main_block_desc_0_DATA)，把参数2的地址值（&）传递进去了.

1、探究`__main_block_impl_0`

所以下一步，我们需要去看看__main_block_impl_0函数是什么？

struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
//构造函数（类似OC的init方法，把外面传进来的参数赋值给自己的成员变量，并返回self）,返回结构体对象
  __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;
  }
};

从编译后的文件里可以看到这个名为__main_block_impl_0 的 c++结构体，里面有:

一个构造函数 __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags=0)

两个主要的成员变量struct __block_impl impl和struct __main_block_desc_0* Desc。

所以，我们不难得出，Block其实是一个结构体对象。

从外面传进来的参数赋值给了它的两个成员变量，所以下一步我们需要弄清楚，这两个成员变量是什么。

2、探究`__block_impl`

在编译后的文件中我们可以找到：

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

__block_impl结构体里面包含的：

void *isa, 结构体的地址

void *FuncPtr, 函数的地址

int Flags，结构体的标识

int Reserved，是一个保留字段

看到这里，我们就不难发现这个Block的内存地址其实就是 __block_impl 的 isa所指向的地址。

为什么这么说？看下面我们贴出的__main_block_impl_0的结构体，这里就不再细说了

struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
 ...
}

3、探究`__main_block_desc_0`

在编译后的文件中我们可以找到：

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)};

size_t reserved,保留字段默认值是0
size_t Block_size,存储了Block的内存大小，通过sizeof(struct __main_block_impl_0)计算出来的
也就是说，这个结构体主要是来存储Block的描述信息,如:内存大小等。

4、看下`_main_block_impl_0(...)`构造函数

现在清楚了Block的两个成员变量后，我们就来看看它的构造函数接收的参数。

_main_block_impl_0(
      void *fp, 
      struct __main_block_desc_0 *desc, 
      int flags=0
)

它接收3个参数：

1.void *fp,在函数里面把它赋值给了impl.FuncPtr。
2.struct __main_block_desc_0 *desc,在函数里面把它赋值给了Desc.
1.int flags=0,这个是有一个默认值，在上面的调用过程中没有传第三个参数，说明当前情况下使用默认值就可以。

再来看下编译后这个构造函数接收的具体参数：

void (*myBlock)(void) = &__main_block_impl_0(
                           __main_block_func_0,
                          &__main_block_desc_0_DATA));

5、探究`__main_block_func_0`

__main_block_func_0是block接收的第一个参数，我们可以在编译后的文件中找到

static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
    NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_68_54lgxdz97sj4whg31nyj1d800000gn_T_main_ab6d44_mi_0);
}

__main_block_func_0就是Block封装了执行逻辑的函数,现在我们所看到的内部封装的要执行的函数就是一开始写在Block里面的输出函数：NSLog(@"Hello Block!");

所以第一个参数：把封装了要执行函数的函数地址传给了__main_block_impl_0, 里面把函数地址赋值给了 impl.FuncPtr = fp;

6、探究`__main_block_desc_0_DATA`

__main_block_desc_0_DATA是block接收的第二个参数，我们可以在编译后的文件中找到：

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)};

从上面可以看出：

__main_block_desc_0_DATA的0传给了__main_block_desc_0的size_t reserved.
__main_block_desc_0_DATA的sizeof(struct __main_block_impl_0)传给了__main_block_desc_0的size_t Block_size.

所以第二个参数, 实际上是计算了这个Block的内存大小，并把得到的这个结构体的地址值传递进去。

到此，结束了定义一个Block的本质的探究。

三、`Block`调用的

首先，我们回看一下调用的代码：

//block调用
myBlock();

编译后

 ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)myBlock)->FuncPtr)((__block_impl *)myBlock);

编译后去除强制转换就变成如下的代码

 myBlock->FuncPtr(myBlock);

上面的分析我们知道：

myBlock是__main_block_impl_0构造函数创建完后返回的指针地址

myBlock->FuncPtr这句话的作用:
通过myBlock的地址拿到impl，再通过impl拿到里面的FuncPtr保存的地址值，然后再调用方法

传进去(myBlock)的地址就是传给了封装要执行函数的函数，即 static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself)

所以到此也就完成了本次对Block本质的探究！

四、总结一下

1、Block本质上也是一个OC对象，内部也有一个isa指针。
2、 Block是封装了函数调用和函数调用环境的OC对象
3、Block内部的两个主要成员:

struct __block_impl impl,保存了Block的内存地址，封装要执行函数的函数地址等
struct __main_block_desc_0* Desc,内部主要保存了Block的内存大小。

Block本质的探究