Block原理学习

Block是一个代码块, 类似匿名函数, 是封装了函数及其上下文的OC对象,也可以叫做闭包。

闭包就是能够读取其它函数内部变量的函数。 

1. 匿名方式(做一次性使用, 不需要重复使用时 )

2. 通过typedef  来定义一个新的Block  (可重复使用)

声明 Block 语法:

返回值类型 (^变量名)(参数列表) = ^ 返回值类型 (参数列表) {

表达式

}

OC中 局部变量分为: 

1. 自动变量 :auto( 默认的,关键字可省略),值传递 ,离开自己的作用域就会被销毁

2. 静态变量:static 关键字,指针传递。

auto变量 会被捕获到block内部 而且传递方式为值传递, 相当于Block在捕获这个变量的时候 直接传递的是这个变量的值. 所以这种变量被捕获后, 在Block外部修改, 不会影响Block内部执行时的参数值。

截获自动变量值

block 对内部用到的外部auto 变量进行一次只读拷贝,方便内部使用;变量在block 内是只读的,不可以修改值。

截获自动变量值

分析:

1. 栈上的变量 i 以参数的形式传入到了  block  中,为值传递

2.  block 初始化会把外部变量复制 到内部,成为一个新的变量,初始化完成后内部的复制变量和外面的变量没有关系了。外面的变量无论怎么改变,都不影响 blobk 里面的。

为什么在 block 中不能给外部 变量 i 的值进行修改呢?

因为 函数中的局部变量 i 和函数 block 不在同一个作用域中,调用过程中只是进行了值传递。在定义 block 时,函数栈 还没展开完成,变量 i 还在栈中。当block 后续回调执行时,定义时 所在的 函数栈 可能已经被展开(销毁),局部变量已经不在栈中了(函数栈结束,内存被释放),此时会引起程序崩溃。

block 可以修改 它被调用时所处作用域内的变量.

全局变量、静态全局变量存在于数据段中,不存在栈展开后非法访存的风险。

1. static局部变量被捕获的是指向变量的指针,如果在block内部修改,相当于访问的是同一片地址。传递的是指针地址,可以随时取出最新值。

2. block不会捕获全局变量 ,全局变量无论在哪修改都可以。

3. auto类型的局部变量,不允许block进行修改。

捕获机制

__block说明符号

例如:

__block 说明符

 作用:

1. 可在 Bloc k内 修改外部 变量的值, 值共享,内外都可以取到最新值。保证在栈上的自动变量被销毁后,block 内仍可使用该变量避免崩溃。

__block原理:将栈上用__block修饰的自动变量封装成一个结构体 (一个指向__Block_byref_xxx_0 结构体的指针,是个对象)

注意:当自动变量为一个类的对象,且没有使用__block修饰时,虽然不可以在Block内对该变量(self)进行重新赋值,但可以修改该对象的属性(self.name = @"123")。

例如:如果对象是NSMutableArray,是可以在 Block 内对 NSMutableArray 进行元素的增删操作等:

NSMutableArray 在blcok 内操作


底层实现:

_main_block_impl_0 是 block 根据所在函数(main函数)以及出现序列(第0个)进行命名的,是一个结构体。如果是全局block,就根据变量名和出现序列进行命名。

_main_block_impl_0结构体

__main_block_impl_0 中包含了两个成员变量和一个构造函数

成员变量:

1. __block_impl  结构体

2. 描述信息Desc,之后在构造函数中初始化block的类型信息和函数指针等信息。

__main_block_func_0 函数,即block对应的函数体。该函数接受一个__cself参数,即对应的block自身。

__block_impl  的结构如下:

__block_impl  结构

OC 中 包含isa指针的皆为对象,说明 block 也是一个对象 (runtime里面,对象和类都是用结构体表示)。

如何保证__block 修饰的对象在block 内和外面修改的结果实时同步?

将Block从栈拷贝到堆上时,Block所捕获的__block变量也会从栈拷贝到堆上,此时在该函数的作用域内(即Block外)仍然是可以对 auto 变量进行修改的。

例如: __block   int   count ;

编译器会:

1. 将栈上用 __block 修饰的auto 变量包装成一个对象,  一个__Block_byref_XXX_0 结构体 2. 在将__block变量从栈拷贝到堆上时,栈上的__Block_byref_count_0结构体的__forwarding指针将会指向堆上的 __Block_byref_count_0 结构体。

__Block_byref_count_0结构体 

1. 被 __block修饰的变量count ,被包装成一个__Block_byref_count_0 结构体对象 ,这个对象内部拥有变量 count 。并且有一个指向 __Block_byref_count_0 类型 的指针__forwarding  ,这个指针初始化后最开始是指向自己。

2. 栈上的__Block_byref_count_0 结构体,通过__forwarding指针找到在堆上创建的__Block_byref_count_0 结构体。 堆上的结构体通过成员变量__forwarding指针来操作成员变量对 count 变量的访问和修改。

如果__block变量在栈上,可以直接访问,但是如果已经拷贝到了堆上,访问的时候,还去访问栈上的,就会出问题,所以,先根据__forwarding找到堆上的对象地址,再操作变量,可以保证值的统一。

__forwarding指向变化
修改值

Block 有三类(即__block_impl  的  isa 指针指向的值,根据 Block 对象创建时所处数据区不同而进行区别:

_NSConcreteStackBlock:存在栈上,系统管理内存,访问了auto变量,超出变量作用域,就被销毁。

_NSConcreteMallocBlock:在堆上创建,在变量作用域结束时不受影响。

_NSConcreteGlobalBlock:全局数据区创建,设置在程序的数据区域(存放在 .data区,不访问auto变量的block, 即便是访问了static局部变量 或者全局变量)

1. 全局 block 存储在全局数据区。 在 栈上创建的 block,如果没有截获自动变量,会被设置在程序的全局数据区,而非栈上。 

3. 堆中的block无法直接创建,其需要由_NSConcreteStackBlock 类型的 block 拷贝而来(也就是说 block 需要执行 copy 之后才能存放到堆中)。

在栈上的 block,如果其所属的栈作用域结束,该 block 就会被移除。超出 Block作用域仍需使用 block 的情况造成的崩溃,可以通过将 block 从栈上复制到堆上的方法来解决这种问题, block 栈作用域结束,被拷贝到堆上的 block 还继续存在,不影响使用。

注意:在 ARC 开启的情况下,将只会有 NSConcreteGlobalBlock 和 NSConcreteMallocBlock 类型的 block。大多数情况下编译器 自动生成将 block 从栈上复制到堆上的代码,以下几种情况栈上的Block会自动复制到堆上

1. 调用 block 的 copy 方法

2. 将 block 作为函数返回值时

3. 将 block 赋值给 strong 修改的变量时

4. 向 Cocoa 框架含有 usingBlock 的方法或者 GCD 的 API 传递 block 参数时

有时在栈上截获了自动变量 block 会在栈上创建,但却是NSMallocBlock类,就是因为这个 block 对象被自动 copy 到了堆上。

在 ARC 中,如果 block 被赋值给了某个变量,在这个过程中会执行 _Block_copy 将原有的 NSStackBlock 变成 NSMallocBlock;但是如果 block 没有被赋值给某个变量,那它的类型就是 NSStackBlock;


Block的 copy 

1. 全局block调用copy什么也不做

2. 栈上调用copy 后 block 被复制到堆上

3. 堆上调用copy 后 block 引用计数加1

4. 如果 block 内部使用了被__block修饰的对象类型时, block 内部的 Desc 描述指针也会多两个函数, 这两个函数就是用于内存管理的copy 函数和 dispose  函数

copy 操作

此时,__main_block_desc_0 多了两个函数:copy和dispose,分别指向__main_block_copy_0 和__main_block_dispose_0。

总结:

无论是MAC还是ARC当block为__NSStackBlock__类型时候,是在栈空间,都不会对捕获的auto变量(无论变量在外面使用的是strong 还是weak 修饰)进行强引用或者retain操作。

如果Block被拷贝到堆上:

1.会调用block内部的copy函数

2.copy 函数内部调用_Block_object_assign函数 这个函数会根据auto变量的修饰符(__strong __weak)作出相应的操作 是强引用还是弱引用

3. 如果Block从堆上移除 会调用block内部的dispose函数 dispose函数内部会调用_Block_object_dispose函数 ,这个函数会自动断开引用的auto变量(断开这个引用) 相当于release

block内部的 copy 函数和 dispose 函数 ,只会在捕获对象auto变量的时候才有(因为对象需要内存管理) 捕获简单的数据变量比如Int的时候 是没有的

循环引用

 block 不是一定会造成循环引用,是不是循环引用要看是不是相互持有强引用

block 里用到了 self,那 block 会保持一个 self 的引用,但是 self 并没有直接或者间接持有 block,就不会造成循环引用。例如Masonry布局block 回调。

栈block有个特性就是它执行完毕之后就出栈,出栈了就会被释放掉。mas_makeUpdate: 的方法实现中 block很快就被调用了,完事儿就出栈销毁,构不成循环引用,所以可以在block 中直接放心的使self。

block 的  copy



参考:

iOS Block用法和实现原理_jeffasd的专栏-CSDN博客

iOS Block 最全解答 - 幻影-2000 - 博客园

iOS中block实现的探究_JasonLee的专栏-CSDN博客_iosblock

深入理解iOS的block

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