深入理解Block之Block的類型

iOS-Source-Code-Analyse 首發(fā)
Follow: sunbohong· Github

深入理解Block之Block的類型

當(dāng)我在 2012 年剛剛開始從事 iOS 開發(fā)工作時，對 Block 的使用開始逐漸在 iOS 開發(fā)者中推廣開來(Block 的第一個穩(wěn)定 ABI 版本是在 Mac OS X 10.6 被引入的。)。作為 iOS 開發(fā)中非常吸引我的一個特性，對其的深入分析自然必不可少。

重要聲明：雖然我已經(jīng)仔細(xì)的檢查了自己的相關(guān)代碼和相關(guān)的措辭，但是請不要盲目相信本文的正確性。我已經(jīng)見過非常多的經(jīng)驗開發(fā)者對于 Block 有錯誤的理解（我也不會例外）。請一定保持一顆懷疑的心。

<a name="1"></a>類型簡介

對 block 稍微有所了解的人都知道，block 會在編譯過程中，會被當(dāng)做結(jié)構(gòu)體進行處理。 其結(jié)構(gòu)Block-ABI-Apple大概是這樣的:

struct Block_literal_1 {
    void *isa; // initialized to &_NSConcreteStackBlock or &_NSConcreteGlobalBlock
    int flags;
    int reserved;
    void (*invoke)(void *, ...);
    struct Block_descriptor_1 {
    unsigned long int reserved;         // NULL
        unsigned long int size;         // sizeof(struct Block_literal_1)
        // optional helper functions
        void (*copy_helper)(void *dst, void *src);     // IFF (1<<25)
        void (*dispose_helper)(void *src);             // IFF (1<<25)
        // required ABI.2010.3.16
        const char *signature;                         // IFF (1<<30)
    } *descriptor;
    // imported variables
};

isa 指針會指向 block 所屬的類型，用于幫助運行時系統(tǒng)進行處理。

Block 常見的類型有三種，分別是 _NSConcreteStackBlock _NSConcreteMallocBlock _NSConcreteGlobalBlock 。

另外還包括只在GC環(huán)境下使用的 _NSConcreteFinalizingBlock _NSConcreteAutoBlock _NSConcreteWeakBlockVariable。

下面摘自 libclosure-65 - Block_private.h-213

// the raw data space for runtime classes for blocks
// class+meta used for stack, malloc, and collectable based blocks
BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteMallocBlock[32]
    __OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_6, __IPHONE_3_2);
BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteAutoBlock[32]
    __OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_6, __IPHONE_3_2);
BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteFinalizingBlock[32]
    __OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_6, __IPHONE_3_2);
BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteWeakBlockVariable[32]
    __OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_6, __IPHONE_3_2);
// declared in Block.h
// BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteGlobalBlock[32];
// BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteStackBlock[32];

<a name="1.1"></a>_NSConcreteGlobalBlock & _NSConcreteStackBlock

_NSConcreteGlobalBlock & _NSConcreteStackBlock 是 block 初始化時設(shè)置的類型(上文中 Block-ABI-Apple 已經(jīng)提及，并且 CGBlocks_8cpp_source.html#l00141 也提到過）。

在以下情況中，block 會初始化為 _NSConcreteGlobalBlock ：

 if (!block->hasCaptures()) {
   info.StructureType =
     llvm::StructType::get(CGM.getLLVMContext(), elementTypes, true);
   info.CanBeGlobal = true;
   return;
 }

統(tǒng)計需要布局（layout）的變量：
* `this` (為了訪問 `c++` 的成員變量和函數(shù)，需要 `this` 指針)
* 依次按下列規(guī)則處理捕獲的變量：
    * 不需要計算布局的變量：
        * 生命周期為靜態(tài)的變量（被 `const` `static` 修飾的變量，不被函數(shù)包含的靜態(tài)常量，c++中生命周期為靜態(tài)的變量）
        * 函數(shù)參數(shù)
    * 需要計算布局的變量：被 `__block` 修飾的變量，以上未提到的類型（比如block）

 
**Tips**：當(dāng)需要布局（layout）的變量的統(tǒng)計完畢后，會按照以下順序進行一次穩(wěn)定排序。
 
*  __strong 修飾的變量
*  ByRef 類型
*  __weak 修飾的變量
*  其它類型

<a name="1.2"></a>_NSConcreteMallocBlock

在非垃圾收集環(huán)境下，當(dāng) _NSConcreteStackBlock 類型的block 被真正復(fù)制時，在 _Block_copy_internal 方法內(nèi)部，會轉(zhuǎn)換為 _NSConcreteMallocBlock libclosure-65/runtime.c

// Its a stack block.  Make a copy.
if (!isGC) {
    struct Block_layout *result = malloc(aBlock->descriptor->size);
    if (!result) return NULL;
    memmove(result, aBlock, aBlock->descriptor->size); // bitcopy first
    // reset refcount
    result->flags &= ~(BLOCK_REFCOUNT_MASK|BLOCK_DEALLOCATING);    // XXX not needed
    result->flags |= BLOCK_NEEDS_FREE | 2;  // logical refcount 1
    result->isa = _NSConcreteMallocBlock;
    _Block_call_copy_helper(result, aBlock);
    return result;
}

<a name="1.3"></a>_NSConcreteFinalizingBlock&_NSConcreteAutoBlock

在垃圾收集環(huán)境下，當(dāng) block 被復(fù)制時，如果block 有 ctors & dtors 時，則會轉(zhuǎn)換為 _NSConcreteFinalizingBlock 類型，反之，則會轉(zhuǎn)換為 _NSConcreteAutoBlock 類型

if (hasCTOR) {
    result->isa = _NSConcreteFinalizingBlock;
}
else {
    result->isa = _NSConcreteAutoBlock;
}

_NSConcreteWeakBlockVariable

GC環(huán)境下，當(dāng)對象被 __weak __block 修飾，且從棧復(fù)制到堆時，block 會被標(biāo)記為 _NSConcreteWeakBlockVariable 類型。

bool isWeak = ((flags & (BLOCK_FIELD_IS_BYREF|BLOCK_FIELD_IS_WEAK)) == (BLOCK_FIELD_IS_BYREF|BLOCK_FIELD_IS_WEAK));
// if its weak ask for an object (only matters under GC)
struct Block_byref *copy = (struct Block_byref *)_Block_allocator(src->size, false, isWeak);
copy->flags = src->flags | _Byref_flag_initial_value; // non-GC one for caller, one for stack
copy->forwarding = copy; // patch heap copy to point to itself (skip write-barrier)
src->forwarding = copy;  // patch stack to point to heap copy
copy->size = src->size;
if (isWeak) {
  copy->isa = &_NSConcreteWeakBlockVariable;  // mark isa field so it gets weak scanning
}

<a name="2"></a>ARC環(huán)境的特殊處理

下面的代碼均通過添加 objc_retainBlock _Block_copy 和 _Block_copy_internal 符號斷點進行測試

  • 在 ARC 下，block 類型通過=進行傳遞時，會導(dǎo)致調(diào)用objc_retainBlock->_Block_copy->_Block_copy_internal方法鏈。并導(dǎo)致 __NSStackBlock__ 類型的 block 轉(zhuǎn)換為 __NSMallocBlock__ 類型。


objc4-680/runtime/NSObject.mm-193 提及到了這一點。

```
//
// The -fobjc-arc flag causes the compiler to issue calls to objc_{retain/release/autorelease/retain_block}
//

id objc_retainBlock(id x) {
    return (id)_Block_copy(x);
}

...

void *_Block_copy(const void *arg) {
   return _Block_copy_internal(arg, true);
}
```

測試代碼：

void test() {
    __block int i = 0;
    dispatch_block_t block  = ^(){NSLog(@"%@", @(i)); };
    dispatch_block_t block1 = block;
    NSLog(@"初始化為變量后再打?。?@", block1);

    NSLog(@"直接打印：%@", ^(){NSLog(@"%@", @(i)); });
}

日志：


"objc_retainBlock 函數(shù)被調(diào)用"

"_Block_copy 函數(shù)被調(diào)用"

"_Block_copy_internal 函數(shù)被調(diào)用"

"objc_retainBlock 函數(shù)被調(diào)用"

"_Block_copy 函數(shù)被調(diào)用"

"_Block_copy_internal 函數(shù)被調(diào)用"

初始化為變量后再打印：<__NSMallocBlock__: 0x7fb05b605800>
直接打?。?lt;__NSStackBlock__: 0x7fff55ccc568>
  • 在 ARC 下，不同的屬性修飾符以及不同賦值、取值方式均會對方法調(diào)用產(chǎn)生影響。下表為測試結(jié)果。
\ strong retain copy
直接賦值 _Block_copy->_Block_copy_internal _Block_copy->_Block_copy_internal 無
間接賦值 _Block_copy->_Block_copy_internal _Block_copy->_Block_copy_internal _Block_copy->_Block_copy_internal
通過屬性取值 _Block_copy->_Block_copy_internal-> _Block_copy->_Block_copy_internal _Block_copy->_Block_copy_internal-> _Block_copy->_Block_copy_internal _Block_copy->_Block_copy_internal-> _Block_copy->_Block_copy_internal _Block_copy->_Block_copy_internal-> _Block_copy->_Block_copy_internal
通過變量取值 無 無 無

直接賦值：

NSString *str = @"sun";
dispatch_block_t block = ^(){
    NSLog(@"%@", str);
};
self.block = block;

間接賦值：

self.block = ^(){
    NSLog(@"%@", str);
};

通過屬性取值

self.block

通過變量取值

self->_block

測試代碼:

  
- (void)test {

    NSString *str = @"sun";
    {
        NSLog(@"直接賦值開始");
        {
            self.copyBlock = ^(){
                NSLog(@"%@", str);
            };

            NSLog(@"copy 屬性修飾的 block：%@", self->_copyBlock);
        }
        {
            self.strongBlock = ^(){
                NSLog(@"%@", str);
            };

            NSLog(@"strong 屬性修飾的 block：%@", self->_strongBlock);
        }
        {
            self.retainBlock = ^(){
                NSLog(@"%@", str);
            };

            NSLog(@"retain 屬性修飾的 block：%@", self->_retainBlock);
        }
        NSLog(@"直接賦值結(jié)束");
    }
    {
        dispatch_block_t copyBlock = ^(){
            NSLog(@"%@", str);
        };
        dispatch_block_t strongBlock = ^(){
            NSLog(@"%@", str);
        };
        dispatch_block_t retainBlock = ^(){
            NSLog(@"%@", str);
        };
        NSLog(@"間接賦值開始");
        {
            self.copyBlock = copyBlock;

            NSLog(@"copy 屬性修飾的 block：%@", self->_copyBlock);
        }
        {
            self.strongBlock = strongBlock;

            NSLog(@"strong 屬性修飾的 block：%@", self->_strongBlock);
        }
        {
            self.retainBlock = retainBlock;

            NSLog(@"retain 屬性修飾的 block：%@", self->_retainBlock);
        }
        NSLog(@"間接賦值結(jié)束");
    }
    {
        NSLog(@"通過屬性獲取開始");
        {
            NSLog(@"copy 屬性修飾的 block：%@", self.copyBlock);

            NSLog(@"strong 屬性修飾的 block：%@", self.strongBlock);

            NSLog(@"retain 屬性修飾的 block：%@", self.retainBlock);
        }

        NSLog(@"獲取結(jié)束");
    }

    {
        NSLog(@"通過變量獲取開始");
        {
            NSLog(@"copy 屬性修飾的 block：%@", self->_copyBlock);

            NSLog(@"strong 屬性修飾的 block：%@", self->_strongBlock);

            NSLog(@"retain 屬性修飾的 block：%@", self->_retainBlock);
        }

        NSLog(@"獲取結(jié)束");
    }
}

日志：


間接賦值開始


"_Block_copy 函數(shù)被調(diào)用"

"_Block_copy_internal 函數(shù)被調(diào)用"

copy 屬性修飾的 block：<__NSMallocBlock__: 0x7fab00fa4c30>


"_Block_copy 函數(shù)被調(diào)用"

"_Block_copy_internal 函數(shù)被調(diào)用"

strong 屬性修飾的 block：<__NSMallocBlock__: 0x7fab00d1a970>


"_Block_copy 函數(shù)被調(diào)用"

"_Block_copy_internal 函數(shù)被調(diào)用"

retain 屬性修飾的 block：<__NSMallocBlock__: 0x7fab00f08ad0>


間接賦值結(jié)束


通過屬性獲取開始


"_Block_copy 函數(shù)被調(diào)用"

"_Block_copy_internal 函數(shù)被調(diào)用"

"_Block_copy 函數(shù)被調(diào)用"

"_Block_copy_internal 函數(shù)被調(diào)用"

copy 屬性修飾的 block：<__NSMallocBlock__: 0x7fab00fa4c30>


"_Block_copy 函數(shù)被調(diào)用"

"_Block_copy_internal 函數(shù)被調(diào)用"

"_Block_copy 函數(shù)被調(diào)用"

"_Block_copy_internal 函數(shù)被調(diào)用"

strong 屬性修飾的 block：<__NSMallocBlock__: 0x7fab00d1a970>


"_Block_copy 函數(shù)被調(diào)用"

"_Block_copy_internal 函數(shù)被調(diào)用"

"_Block_copy 函數(shù)被調(diào)用"

"_Block_copy_internal 函數(shù)被調(diào)用"

retain 屬性修飾的 block：<__NSMallocBlock__: 0x7fab00f08ad0>


獲取結(jié)束

通過變量獲取開始

copy 屬性修飾的 block：<__NSMallocBlock__: 0x7fab00fa4c30>
strong 屬性修飾的 block：<__NSMallocBlock__: 0x7fab00d1a970>
retain 屬性修飾的 block：<__NSMallocBlock__: 0x7fab00f08ad0>

獲取結(jié)束
(lldb)
最后編輯于 ：
?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者
【社區(qū)內(nèi)容提示】社區(qū)部分內(nèi)容疑似由AI輔助生成，瀏覽時請結(jié)合常識與多方信息審慎甄別。
平臺聲明：文章內(nèi)容（如有圖片或視頻亦包括在內(nèi)）由作者上傳并發(fā)布，文章內(nèi)容僅代表作者本人觀點，簡書系信息發(fā)布平臺，僅提供信息存儲服務(wù)。

相關(guān)閱讀更多精彩內(nèi)容

友情鏈接更多精彩內(nèi)容