iOS 之 block(4.1)

上面几遍文章是block的常见用法,接下来,我们将讨论一下,block 的底层是怎么实现的,block 的类型有哪些,block 的本质,又是什么?
block 的类型
BlocksRuntime 官方文档

类型 特征 内存管理
_NSConcreteStackBlock 只用到外部局部变量、成员属性变量,且没有强指针引用的block都是StackBlock。 系统管理
_NSConcreteMallocBlock 有强指针引用或copy修饰的成员属性引用的block会被复制一份到堆中成为MallocBlock,没有强指针引用即销毁 程序员管理
_NSConcreteGlobalBlock 没有用到外界变量或只用到全局变量、静态变量的block为_NSConcreteGlobalBlock,生命周期从创建到应用程序结束。 系统管理

通过clang main.m -rewrite-objc -o dest.cpp ,查看cpp 的代码来看看 block 做来什么

  1. stack block type
// source code
int main(int argc, char * argv[]) {
    void (^myHello)(void) = ^{
        int testHello = 4;
        int static sHello = 2;
    };
    myHello();
}
// block impl
struct __block_impl {
  void *isa;
  int Flags;
  int Reserved;
  void *FuncPtr;  // FuncPtr = (void (*)(__block_impl *) 
};

// block desc
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)};

static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
    int testHello = 4;
    int static sHello = 2;
}

// 对应 myHello 的结构体声明
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;
  }
};

int main(int argc, char * argv[]) {
// 初始化block myHello
    void (*myHello)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));
// 调用block myHello
    ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)myHello)->FuncPtr)((__block_impl *)myHello);
}

总结:

myHello 是一个结构体列席,有2部分构成,实现 + 描述,有构造函数

  1. stack block type + local var
// source code

int main(int argc, char * argv[]) {
    int a = 3;
    void (^myHello)(void) = ^{
        int testHello = 4;
        int static sHello = 2;
        int b = a;
    };
    myHello();
}
// block impl
struct __block_impl {
  void *isa;
  int Flags;
  int Reserved;
  void *FuncPtr;
};

// block desc
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)};

// FuncPrt 对应的函数
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
  int a = __cself->a; // bound by copy
  int testHello = 4;
  int static sHello = 2;
  int b = a;
}

// myHello block 的实现
struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  int a;
  __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int _a, int flags=0) : a(_a) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};

// init
int a = 3;
// myhello block 声明
void (*myHello)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, a));
// myhello block 调用FuncPtr
((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)myHello)->FuncPtr)
((__block_impl *)myHello);

总结:

可以myhello 主体依然是desc + impl 另外在 + a 捕获的变量,构成结构体,构造函数会对捕获的值,进行初始化,是一个值copy,这也就是,维护 block 内部,外部,对 a 的修改,不互通,是因为2个不同值了。

  1. stack type block + block args + local var
// source code

int main(int argc, char * argv[]) {
    int a = 3;
    void (^myHello)(int) = ^(int x){
        int testHello = 4;
        int static sHello = 2;
        int b = a;
        int c = x;
    };
    myHello(7);
}
// block impl
struct __block_impl {
  void *isa;
  int Flags;
  int Reserved;
  void *FuncPtr; // (void (*)(__block_impl *, int) 也就是block 对应的函数类型
};

// block desc
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)};

// FuncPrt 对应的函数
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself, int x) {
  int a = __cself->a; // bound by copy
  int testHello = 4;
  int static sHello = 2;
  int b = a;
  int c = x;
}

// myHello block 的实现
struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  int a;
  __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int _a, int flags=0) : a(_a) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};

// init
int a = 3;
// myhello block 声明
    void (*myHello)(int) = ((void (*)(int))&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, a));
// myhello block 调用FuncPtr
    ((void (*)(__block_impl *, int))((__block_impl *)myHello)->FuncPtr)((__block_impl *)myHello, 7);

总结

可以myhello 主体依然是desc + impl 另外在 + a 捕获的变量,构成结构体,构造函数会对捕获的值,进行初始化,是一个值copy,这也就是,维护 block 内部,外部,对 a 的修改,不互通,是因为2个不同值了。对应block 的传递参数,有独立的函数,进行参数的处理。
可以发现这里设置的很巧妙,对block 捕获到外部的值,则有myHello 对应的结构体,来管理,其值,对于传递的参数,有单独的函数处理
可以猜测,传递进来的参数,无论什么类型,都会有对应的函数,进行处理。

  1. 局部静态变量的,全局变量的处理
// source code
int y = 10;
int main(int argc, char * argv[]) {
    int a = 3;
    static int f = 6;
    void (^myHello)(int) = ^(int x){
        int testHello = 4;
        int sHello = 2;
        int z = y;
        int c = x;
        f = 8;
    };
    myHello(8);
}
// block impl 声明
struct __block_impl {
  void *isa;
  int Flags;
  int Reserved;
  void *FuncPtr;
};

//block desc
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)};

// myhello block 结构体的声明
struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  int *f;
  __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int *_f, int flags=0) : f(_f) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};

// 调用函数
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself, int x) {
  int *f = __cself->f; // bound by copy
  int testHello = 4;
  int sHello = 2;
  int z = y;
  int c = x;
  (*f) = 8;
}

    static int f = 6;// 静态局部
    // 初始化变量
    void (*myHello)(int) = ((void (*)(int))&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, &f));
    // block 调用 FuncPtr
    ((void (*)(__block_impl *, int))((__block_impl *)myHello)->FuncPtr)((__block_impl *)myHello, 8);

总结:

对静态变量,block 结构体声明的时候,获取的是其 地址,也是指针。在修改时,其实是,操作了,指针来修改值,能保证,变量的更新。
而对于全局变量,和 全局静态变量是无差别的,跟普通的全局变量使用无区别。

  1. __block 修饰的局部变量
// source code
int y = 10;
int main(int argc, char * argv[]) {
    __block int a = 3;
    static int f = 6;
    void (^myHello)(int) = ^(int x){
        int testHello = 4;
        int sHello = 2;
        int z = y;
        int c = x;
        f = 8;
    };
    myHello(8);
}

// 下面列出变化的部分
struct __Block_byref_a_0 {
  void *__isa;
__Block_byref_a_0 *__forwarding;
 int __flags;
 int __size;
 int a;
};

// block desc
static struct __main_block_desc_0 {
  size_t reserved;
  size_t Block_size;
  void (*copy)(struct __main_block_impl_0*, struct __main_block_impl_0*);
  void (*dispose)(struct __main_block_impl_0*);
} __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0), __main_block_copy_0, __main_block_dispose_0};

// copy
static void __main_block_copy_0(struct __main_block_impl_0*dst, struct __main_block_impl_0*src) {_Block_object_assign((void*)&dst->a, (void*)src->a, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);}

// dispose
static void __main_block_dispose_0(struct __main_block_impl_0*src) {_Block_object_dispose((void*)src->a, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);}

// block 结构体的声明
struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  int *f;
  __Block_byref_a_0 *a; // by ref
  __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int *_f, __Block_byref_a_0 *_a, int flags=0) : f(_f), a(_a->__forwarding) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};

//     __block int a = 3; 转变如下
__attribute__((__blocks__(byref))) __Block_byref_a_0 a = {(void*)0,(__Block_byref_a_0 *)&a, 0, sizeof(__Block_byref_a_0), 3};

// 初始化变量  myHello
void (*myHello)(int) = ((void (*)(int))&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, &f, (__Block_byref_a_0 *)&a, 570425344));

总结:

__block 修饰的变量,会转换成 __Block_byref_a_0 它是一种结构体,内部,会持有,真正的变量 int a,传入block 是 它的地址,对指针的操作,所以,也可以在内部,修改 a 的值。
多出来了 __main_block_copy_0, __main_block_dispose_0

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