Block相關(guān)問題

1. block的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)體是什么樣的

block的本質(zhì)

  1. 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。
  2. 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。
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        int age = 10;
        void(^block)(int ,int) = ^(int a, int b){
            NSLog(@"this is block,a = %d,b = %d",a,b);
            NSLog(@"this is block,age = %d",age);
        };
        block(3,5);
    }
    return 0;
}

使用命令行將代碼轉(zhuǎn)化為c++查看其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，與OC代碼進(jìn)行比較
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m

// 定義block變量代碼
void(*block)(int ,int) = ((void (*)(int, int))&__main_block_impl_0(
(void *)__main_block_func_0, 
&__main_block_desc_0_DATA, age)
);

block定義中調(diào)用了__main_block_impl_0函數(shù)，并且將__main_block_impl_0函數(shù)的地址賦值給了block

struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  int age;
  //同名構(gòu)造函數(shù)
  __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int _age, int flags=0) : age(_age) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;   //block代碼塊函數(shù)地址
    Desc = desc;   //block對(duì)象占用內(nèi)存大小
  }
};

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

//block中的代碼被封裝成函數(shù)
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself, int a, int b) {
  int age = __cself->age; // bound by copy

            NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_5__mh11h5tx6w17z4xt87qqj45h0000gn_T_main_34785e_mi_0,a,b);
            NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_5__mh11h5tx6w17z4xt87qqj45h0000gn_T_main_34785e_mi_1,age);
        }

static struct __main_block_desc_0 {
  size_t reserved;
  size_t Block_size;  //存儲(chǔ)著__main_block_impl_0的占用空間大小
} __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0)};

__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。

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).

//調(diào)用block的代碼
 ((void (*)(__block_impl *, int, int))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block, 3, 5);

(__block_impl *)block將block強(qiáng)制轉(zhuǎn)化為__block_impl類型的，因?yàn)開_block_impl是__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體的第一個(gè)成員，相當(dāng)于將__block_impl結(jié)構(gòu)體的成員直接拿出來放在__main_block_impl_0中，那么也就說明__block_impl的內(nèi)存地址就是__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存地址開頭。所以可以轉(zhuǎn)化成功。并找到FunPtr成員。

FunPtr中存儲(chǔ)著通過代碼塊封裝的函數(shù)地址，那么調(diào)用此函數(shù)，也就是會(huì)執(zhí)行代碼塊中的代碼。并且回頭查看__main_block_func_0函數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)第一個(gè)參數(shù)就是__main_block_impl_0類型的指針。也就是說將block傳入__main_block_func_0函數(shù)中，便于重中取出block捕獲的值。

可以看看這篇文章

2. block是類嗎，有哪些類型

從block的結(jié)構(gòu)體中可知，block同樣也有一個(gè)isa指針，所以block也是一個(gè)類，它的類型包括：

  • _NSConcreteGlobalBlock
  • _NSConcreteStackBlock

  • _NSConcreteMallocBlock


    image.png
3. __block的底層原理

__block修飾符

  • __block可以用于解決block內(nèi)部無法修改auto變量值的問題
  • __block不能修飾全局變量、靜態(tài)變量（static）
  • 編譯器會(huì)將__block變量包裝成一個(gè)結(jié)構(gòu)體，結(jié)構(gòu)體有個(gè)__forwarding指針指向這個(gè)結(jié)構(gòu)體，通過__forwarding修改其值。
  • 引用 __block 變量的block在堆上時(shí)，__block變量也會(huì)copy到堆上，棧上__block變量的__forwarding指向堆上的變量，堆上的__forwarding指向自己，修改的其實(shí)是堆上的__block變量
struct __Block_byref_age_0 {
  void *__isa;
__Block_byref_age_0 *__forwarding;
 int __flags;
 int __size;
 int age;
};
4. 一個(gè)int變量被 __block 修飾與否的區(qū)別？block的變量截獲
  1. 沒有被__block修飾的int，block體中對(duì)這個(gè)變量的引用是值拷貝，在block中是不能被修改的。
  2. 通過__block修飾的int，block體中對(duì)這個(gè)變量的引用是指針拷貝，它會(huì)生成一個(gè)結(jié)構(gòu)體，復(fù)制這個(gè)變量的指針引用，從而達(dá)到可以修改變量的作用。

關(guān)于block的變量截獲：

image.png

block會(huì)將block體內(nèi)引用外部變量的變量進(jìn)行拷貝，將其拷貝到block的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，從而可以在block體內(nèi)訪問或修改外部變量。

外部變量未被__block修飾時(shí)，block數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中捕獲的是外部變量的值，通過__block修飾時(shí)，則捕獲的是對(duì)外部變量的指針引用。

注意：block內(nèi)部訪問全局變量時(shí)，全局變量不會(huì)被捕獲到block數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。

5. block在修改NSMutableArray，需不需要添加__block
  • 如果修改的是NSMutableArray的存儲(chǔ)內(nèi)容的話，是不需要添加__block修飾的。
  • 如果修改的是NSMutableArray對(duì)象的本身，那必須添加__block修飾。
6. __block 在 ARC 和 MRC 下含義一樣嗎？

MRC 環(huán)境下，block 截獲外部用 __block 修飾的變量，不會(huì)增加對(duì)象的引用計(jì)數(shù)
ARC環(huán)境下，block 截獲外部用 __block 修飾的變量，會(huì)增加對(duì)象的引用計(jì)數(shù)

在 MRC 環(huán)境下，可以通過 __block 來打破循環(huán)引用
在 ARC 環(huán)境下，則需要用__weak、 __unsafe_unretained 來打破循環(huán)引用

7. 怎么進(jìn)行內(nèi)存管理的

block按照內(nèi)存分布，分三種類型：

  • 全局內(nèi)存中的block
  • 棧內(nèi)存中的block
  • 堆內(nèi)存中的block。

在MRC和ARC下block的分布情況不一樣

MRC下：
當(dāng)block內(nèi)部引用全局變量或者不引用任何外部變量時(shí)，該block是在全局內(nèi)存中的。
當(dāng)block內(nèi)部引用了外部的非全局變量的時(shí)候，該block是在棧內(nèi)存中的。
當(dāng)棧中的block進(jìn)行copy操作時(shí)，會(huì)將block拷貝到堆內(nèi)存中。

通過__block修飾的變量，不會(huì)對(duì)其應(yīng)用計(jì)數(shù)+1，不會(huì)造成循環(huán)引用。

ARC下：
當(dāng)block內(nèi)部引用全局變量或者不引用任何外部變量時(shí)，該block是在全局內(nèi)存中的。
當(dāng)block內(nèi)部引用了外部的非全局變量的時(shí)候，該block是在堆內(nèi)存中的。
也就是說，ARC下只存在全局block和堆block。

通過__block修飾的變量，在block內(nèi)部依然會(huì)對(duì)其引用計(jì)數(shù)+1，可能會(huì)造成循環(huán)引用。
通過用__weak、__unsafe_unretained 修飾的變量，在block內(nèi)部不會(huì)對(duì)其引用計(jì)數(shù)+1，不會(huì)造成循環(huán)引用。

8. block解決循環(huán)引用- ARC

方法一：用__weak、__unsafe_unretained 解決

__weak thpeof(self) weakSelf = self;
self.block = ^{
    printf("%p", weakSelf);
};

__unsafe_unretained id weakSelf = self;
self.block = ^{
    NSLog(@"%p", weakSelf);
}

方法二：用__block解決（必須要調(diào)用block）

__block id weakSelf = self;
self.block = ^{
    printf("%p", weakSelf);
    weakSelf = nil;
};
self.block();
9. 解決循環(huán)引用時(shí)為什么要用__strong、__weak修飾

__weak修飾的變量，不會(huì)出現(xiàn)引用計(jì)數(shù)+1，也就不會(huì)造成block強(qiáng)持有外部變量，這樣也就不會(huì)出現(xiàn)循環(huán)引用的問題了。

但是，我們的block內(nèi)部執(zhí)行的代碼中，有可能是一個(gè)異步操作，或者延遲操作，此時(shí)引用的外部變量可能會(huì)變成nil，導(dǎo)致意想不到的問題，而我們?cè)赽lock內(nèi)部通過__strong修飾這個(gè)變量時(shí)，block會(huì)在執(zhí)行過程中強(qiáng)持有這個(gè)變量，此時(shí)這個(gè)變量也就不會(huì)出現(xiàn)nil的情況，當(dāng)block執(zhí)行完成后，這個(gè)變量也就會(huì)隨之釋放了。

10. block發(fā)生copy時(shí)機(jī)

一般情況在ARC環(huán)境中，編譯器將創(chuàng)建在棧中的block會(huì)自動(dòng)拷貝到堆內(nèi)存中，而block作為方法或函數(shù)的參數(shù)傳遞時(shí)，編譯器不會(huì)做copy操作。

在ARC環(huán)境下，編譯器會(huì)根據(jù)情況自動(dòng)將棧上的block復(fù)制到堆上，比如以下情況：
（1）block作為函數(shù)返回值時(shí)
（2）將block賦值給__strong指針時(shí)
（3）block作為 Cocoa API 中，方法名里含有usingBlock的方法參數(shù)時(shí)
（4）block作為 GCD API 的方法參數(shù)時(shí)

11. Block訪問對(duì)象類型的auto變量時(shí)，在ARC和MRC下有什么區(qū)別

在ARC下，棧區(qū)創(chuàng)建的block會(huì)自動(dòng)copy到堆區(qū)；
而MRC下，就不會(huì)自動(dòng)拷貝了，需要我們手動(dòng)調(diào)用copy函數(shù)。

  1. 一旦block中捕獲的變量為對(duì)象類型, block結(jié)構(gòu)體中的__main_block_desc_0會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)函數(shù)copy和dispose. 因?yàn)閎lock內(nèi)部會(huì)訪問這個(gè)對(duì)象, block需要擁有這個(gè)對(duì)象,就需要對(duì)被捕獲的對(duì)象進(jìn)行強(qiáng)引用, 因此Block內(nèi)部也對(duì)內(nèi)存進(jìn)行管理操作.因此一旦block捕捉到了變量的類型是對(duì)象類型, 就會(huì)生成copy和dispose來對(duì)內(nèi)部引用的對(duì)象進(jìn)行內(nèi)存管理.
    （1）如果block是在棧上，將不會(huì)對(duì)auto變量產(chǎn)生強(qiáng)引用
    （2）如果block被拷貝到堆上
  2. 如果block被拷貝到堆上, copy函數(shù)會(huì)調(diào)用_Block_object_assign, 該函數(shù)會(huì)根據(jù)auto變量的修飾符(__strong,__weak,unsafe_unretained)來做出相應(yīng)的操作, 行成強(qiáng)引用或者弱引用.
  3. 如果block從堆中移除，dispose函數(shù)會(huì)調(diào)用_Block_object_dispose函數(shù)，自動(dòng)釋放引用的auto變量。

因此，在ARC下，由于block被自動(dòng)copy到了堆區(qū)，從而對(duì)外部的對(duì)象進(jìn)行強(qiáng)引用，如果這個(gè)對(duì)象同樣強(qiáng)引用這個(gè)block，就會(huì)形成循環(huán)引用。

在MRC下，由于訪問的外部變量是auto修飾的，所以這個(gè)block屬于棧區(qū)的，如果不對(duì)block手動(dòng)進(jìn)行copy操作，在運(yùn)行完block的定義代碼段后，block就會(huì)被釋放，而由于沒有進(jìn)行copy操作，所以這個(gè)變量也不會(huì)經(jīng)過Block_object_assign處理，也就不會(huì)對(duì)變量強(qiáng)引用。

簡單說就是：
ARC（堆block）下會(huì)對(duì)這個(gè)對(duì)象強(qiáng)引用，MRC（棧block）下不會(huì)。

12. 被__block修飾的對(duì)象類型

1、當(dāng)__block變量在棧上時(shí)，不會(huì)對(duì)指向的對(duì)象產(chǎn)生強(qiáng)引用
2、當(dāng)__block變量被copy到堆時(shí)

（1）會(huì)調(diào)用__block變量內(nèi)部的copy函數(shù)
（2）copy函數(shù)內(nèi)部會(huì)調(diào)用_Block_object_assign函數(shù)
（3）_Block_object_assign函數(shù)會(huì)根據(jù)所指向?qū)ο蟮男揎椃╛_strong、__weak、__unsafe_unretained）作出相應(yīng)操作，形成強(qiáng)引用（retain）或者弱引用（注意：這里僅限于ARC時(shí)會(huì)retain，MRC時(shí)不會(huì)retain）

3、如果__block變量從堆上移除
（1）會(huì)調(diào)用__block變量內(nèi)部的dispose函數(shù)
（2）dispose函數(shù)內(nèi)部會(huì)調(diào)用_Block_object_dispose函數(shù)
（3）_Block_object_dispose函數(shù)會(huì)自動(dòng)釋放指向的對(duì)象（release）

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