2018年09月05日

補(bǔ)充：轉(zhuǎn) C++ 使用的命令

注：分析參考 MJ底層原理班內(nèi)容，本著自己學(xué)習(xí)原則記錄

本文使用的源碼為objc4-723

轉(zhuǎn) C++ 使用的命令 :
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc -fobjc-arc -fobjc-runtime=ios-8.0.0 main.m

1 block 的定義和類(lèi)型

1.1 簡(jiǎn)單 block 定義和調(diào)用

1.2 block 的繼承鏈(_{以NSGlobalBlock類(lèi)型為參考對(duì)象})

block的繼承鏈?zhǔn)?code>__NSGlobalBlock__ : __NSGlobalBlock : NSBlock : NSObject

也就說(shuō)明 block 它實(shí)際上是一個(gè) OC 對(duì)象

2 block 在 C++ 中的表現(xiàn)

2.1 將 mian.m 文件轉(zhuǎn)化為 C++ 文件

使用xcode工具 xcrun，指定架構(gòu)模式

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main-arm64.cpp 
// "-o main-arm64.cpp"  可指定輸入文件名或者省略

2.2 main.cpp文件內(nèi)容與 main.m 文件中的 mian 函數(shù)內(nèi)容直觀(guān)對(duì)比

2.2 將main.cpp 中 block 定義表達(dá)式和調(diào)用簡(jiǎn)化

block定義

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

// 簡(jiǎn)化后
void (*block)(void) = &__main_block_impl_0(__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA);

block調(diào)用

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

// 簡(jiǎn)化后
block->FuncPtr(block);

2.3 block 定義簡(jiǎn)化解讀`void (*block)(void) = &__main_block_impl_0(__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA);`

void (*block)(void)表示 block 是一個(gè)函數(shù)指針，函數(shù)名為block
=右邊是指，將函數(shù)__main_block_impl_0的返回值，通過(guò)地址(&)符號(hào)，將函數(shù)的結(jié)果地址賦值給函數(shù)指針變量 block，但是一個(gè)是函數(shù)指針，一個(gè)結(jié)構(gòu)體，不能直接賦值，所以原定義表達(dá)式中有將結(jié)構(gòu)體地址值強(qiáng)轉(zhuǎn)為函數(shù)指針類(lèi)型的操作((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));

2.4 `__main_block_impl_0`是一個(gè)具有同名構(gòu)造函數(shù)的結(jié)構(gòu)體

該結(jié)構(gòu)體內(nèi)有2個(gè)結(jié)構(gòu)體成員變量(iml、Desc)，和一個(gè)與結(jié)構(gòu)體同名的構(gòu)造函數(shù)，函數(shù)返回值就是該結(jié)構(gòu)體
所以(block定義簡(jiǎn)化表達(dá)式)void (*block)(void) = &__main_block_impl_0(__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA);中調(diào)用函數(shù)__main_block_impl_0(__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA)時(shí)，就會(huì)生成一個(gè)__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體并返回。

2.5 `__main_block_func_0` 和 `__main_block_desc_0_DATA`

__main_block_func_0 是 block 中封裝的代碼塊，這里指的就是{NSLog(@"Hello, World!");}
__main_block_desc_0_DATA是一個(gè)__main_block_desc_0類(lèi)型的結(jié)構(gòu)體變量，在聲明時(shí)即進(jìn)行賦值操作，用于存放 block 的大小信息

2.6 block 調(diào)用簡(jiǎn)化解讀`block->FuncPtr(block);`

源碼((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block);

經(jīng)過(guò)上述解析，我們知道 block 此時(shí)指向的是一個(gè)__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體，結(jié)構(gòu)體中的 impl結(jié)構(gòu)體成員變量?jī)?nèi)有 Funcptr 成員。
為什么不是通過(guò)接構(gòu)體一層層調(diào)用block->impl->FuncPtr呢？而是直接block->FuncPtr(block);調(diào)用？
通過(guò)前面的調(diào)用源碼((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block);可知，里面調(diào)用 FuncPtr 前會(huì)進(jìn)行1層轉(zhuǎn)換，即(__block_impl *)block后，block 從類(lèi)型(void (*)()轉(zhuǎn)為__block_impl類(lèi)型，但我們知道，block 變量實(shí)際類(lèi)型是__main_block_impl_0，所以從底層上說(shuō)，block 的類(lèi)型轉(zhuǎn)換實(shí)際上應(yīng)該是從__main_block_impl_0轉(zhuǎn)到__block_impl
為甚么可以從__main_block_impl_0轉(zhuǎn)到__block_impl呢？那時(shí)應(yīng)為結(jié)構(gòu)體的變量地址值實(shí)際等于該結(jié)構(gòu)體第一個(gè)成員變量的地址值，而__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體第一個(gè)成員變量就是__block_impl結(jié)構(gòu)體，所以當(dāng)要調(diào)用 FuncPtr 成員變量時(shí)，就是從地址值開(kāi)始尋址，而從__main_block_impl_0開(kāi)始尋址，和從__block_impl開(kāi)始尋址，它們的起始地址值就是同一個(gè)。
FuncPtr 指向的是函數(shù)__main_block_func_0，在調(diào)用是需要將 block 作為參數(shù)傳入。

2.7 綜上，block本質(zhì)上也是一個(gè)OC對(duì)象

block 內(nèi)部的isa指針繼承自 NSObject，即可證明 block 即 OC 對(duì)象
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

3 block 的帶參數(shù)及值捕獲-底層代碼展示

3.1 帶參數(shù) block

相對(duì)于無(wú)參 block 來(lái)說(shuō)，變化如下

block 的定義中，其類(lèi)型轉(zhuǎn)為void(*)(int, int)
block 的調(diào)用中，F(xiàn)uncPtr 傳入的參數(shù)除了 block 本身外同樣多了兩個(gè)實(shí)參

3.2 auto變量的值捕獲-底層代碼展示

block 定義時(shí)，將 value 變量的值傳入值__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體構(gòu)造函數(shù)中
__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體多了一個(gè)成員變量 value，從其構(gòu)造函數(shù)看，是用于來(lái)保存外面?zhèn)鬟M(jìn)來(lái)的 value 的值的，這種情況就是值捕獲
__main_block_impl_0構(gòu)造函數(shù)中的: value(_value)表示，將int _value的值賦值給到結(jié)構(gòu)體的 value 成員變量中去，這是 c++的語(yǔ)法
在 block 的調(diào)用時(shí)，int value = __cself->value;是指，從 block 的結(jié)構(gòu)體獲取其 value 成員變量的值，賦值給 value 變量。

3.3 static 變量的地址捕獲-底層代碼展示

static 基本情況與 auto 差不多
static 變量被 block 捕獲是通過(guò)地址捕獲
為什么 static 變量是地址捕獲，而 auto 變量是值捕獲呢？因?yàn)閍uto 變量的生命周期只有在變量聲明作用域有效，超出作用域時(shí)候就會(huì)自動(dòng)銷(xiāo)毀，所以為了保證后續(xù)block 能夠繼續(xù)使用 auto 變量，則需要將 auto 變量的值捕獲

3.4 全局變量沒(méi)有捕獲行為-底層代碼展示

沒(méi)有進(jìn)行捕獲行為，因?yàn)槿肿兞恳恢贝嬖趦?nèi)存中，隨處可以訪(fǎng)問(wèn)

3.5 block 對(duì) self 的捕獲

// Person.h
#import <Foundation/Foundation.h>
@interface Person : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
- (void)test;
@end

//Person.m
#import "Person.h"
@implementation Person
- (void)test {
    void (^block)(void) = ^{
        NSLog(@"%@",self);
    };
    
    block();
}
@end

轉(zhuǎn)為 Person.cpp后

OC方法的底層實(shí)現(xiàn)都會(huì)默認(rèn)帶上兩個(gè)參數(shù)：Person *self 和 SEL _cmd
所以 block 中訪(fǎng)問(wèn)的 self 是 test 方法的形參 self 參數(shù)，這個(gè) self 是一個(gè)局部變量，所以 block 會(huì)對(duì) self 進(jìn)行捕獲
顯然，self 不是自動(dòng)變量(auto)，所以它在 block 中的訪(fǎng)問(wèn)方式是通過(guò)指針訪(fǎng)問(wèn)

拓展：無(wú)論上述 test 方法內(nèi)的 block 通過(guò)以下哪種方式訪(fǎng)問(wèn)，都是會(huì)對(duì) self 進(jìn)行捕獲的

- (void)test {
void (^block)(void) = ^{
    NSLog(@"%@",_name); // 等同于 self->_name
};

block();
}

- (void)test {
void (^block)(void) = ^{
    NSLog(@"%@",[self name]); // 等同于 objc_msgSend(self, @selector("name"))
};

block();
}

3.6 block 對(duì)變量的捕獲總結(jié)

摘自 MJ 底層課課件

4 block的類(lèi)型

4.1 block 有3中類(lèi)型

可以通過(guò)調(diào)用class方法或者isa指針查看具體類(lèi)型，最終都是繼承自NSBlock類(lèi)型

__NSGlobalBlock__ （ _NSConcreteGlobalBlock ）
__NSStackBlock__ （ _NSConcreteStackBlock ）
__NSMallocBlock__ （ _NSConcreteMallocBlock ）

通過(guò)定義打印 block 類(lèi)型獲取對(duì)應(yīng)的 block 類(lèi)型

4.2 不同類(lèi)型的 block 在內(nèi)存中的存放位置

摘自 MJ 底層課課件

4.3 不同環(huán)境(ARC、MRC)下 block 的類(lèi)型判斷

4.3.1 在 MRC 環(huán)境下(~將 Xcode 中默認(rèn)的 ARC 環(huán)境改為 MRC~)

摘自 MJ 底層課課件

測(cè)試代碼如下：

不同類(lèi)型的 block 進(jìn)行 copy 操作效果總結(jié)

摘自 MJ 底層課課件

4.3.2 在 ARC 環(huán)境下

4.3.2.1 在A(yíng)RC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

block作為函數(shù)返回值時(shí)
將block賦值給__strong指針時(shí)
block作為Cocoa API中方法名含有usingBlock的方法參數(shù)時(shí)
block作為GCD API的方法參數(shù)時(shí)

4.3.2.2 不同環(huán)境下 block 屬性的內(nèi)存語(yǔ)義寫(xiě)法區(qū)別

MRC下block屬性的建議寫(xiě)法
@property (copy, nonatomic) void (^block)(void);
ARC下block屬性的建議寫(xiě)法
@property (strong, nonatomic) void (^block)(void);
@property (copy, nonatomic) void (^block)(void);

統(tǒng)一使用 copy 語(yǔ)義更直接

5 對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量

5.1 block對(duì) `對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量`捕獲-底層代碼展示

5.2 block對(duì) `對(duì)象類(lèi)型的 static 變量`捕獲-底層代碼展示

5.3 超出作用域的`對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量`會(huì)自動(dòng)銷(xiāo)毀(_{ARC環(huán)境})

5.4 堆 block 會(huì)對(duì) `對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量` 進(jìn)行強(qiáng)引用(_{ARC環(huán)境})

棧 block 不會(huì)對(duì) 對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量 進(jìn)行強(qiáng)引用

5.5 使用`__weak`修飾`對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量`

讓堆 block 不再?gòu)?qiáng)引用對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量

6 棧block 和堆block 對(duì)`對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量`強(qiáng)弱引用總結(jié)

在使用clang轉(zhuǎn)換OC為C++代碼時(shí)，可能會(huì)遇到以下問(wèn)題
cannot create __weak reference in file using manual reference
解決：通過(guò)添加運(yùn)行時(shí)參數(shù)至轉(zhuǎn)碼C++命令，獲取 ARC 下 block 對(duì)對(duì)對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量強(qiáng)弱引用提示
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc -fobjc-arc -fobjc-runtime=ios-8.0.0 main.m

6.1 `__strong`修飾的`對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量

添加強(qiáng)修飾符__strong的對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量 OC 代碼
通過(guò)帶運(yùn)行時(shí)信息的命令轉(zhuǎn)為 C++后

注意__main_block_impl_0中捕獲的person變量，默認(rèn)都帶上__strong

6.2 `__weak`修飾的`對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量

6.3 stackBlock 和 mallocBlock 的對(duì)`對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量`的處理

6.3.1 對(duì)比訪(fǎng)問(wèn)`基本 auto 變量`和`對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量`的 block 轉(zhuǎn) C++后源碼區(qū)別

重點(diǎn)區(qū)別在struct __main_block_desc_0的結(jié)構(gòu)體成員上

訪(fǎng)問(wèn)基本 auto 變量 block 轉(zhuǎn) C++后源碼
訪(fǎng)問(wèn)對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量的 block 轉(zhuǎn) C++后源碼

訪(fǎng)問(wèn)對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量的struct __main_block_desc_0的結(jié)構(gòu)體成員比訪(fǎng)問(wèn)`基本 auto 變量的多了兩個(gè)成員

void (*copy)(struct __main_block_impl_0*, struct __main_block_impl_0*);
void (*dispose)(struct __main_block_impl_0*);

對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)

它們的作用就是用來(lái)處理對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量引用計(jì)數(shù)問(wèn)題

6.3.2 當(dāng)block內(nèi)部訪(fǎng)問(wèn)了對(duì)象類(lèi)型的auto變量時(shí)

如果block是在棧上(即 stackBlock)，將不會(huì)對(duì)auto變量產(chǎn)生強(qiáng)引用
如果block被拷貝到堆上(即 mallocBlock)

會(huì)調(diào)用block內(nèi)部的copy函數(shù)
copy函數(shù)內(nèi)部會(huì)調(diào)用_Block_object_assign函數(shù)
_Block_object_assign函數(shù)會(huì)根據(jù)auto變量的修飾符（__strong、__weak、__unsafe_unretained）做出相應(yīng)的操作，形成強(qiáng)引用（retain）或者弱引用

6.3.3 如果block從堆上移除

會(huì)調(diào)用block內(nèi)部的dispose函數(shù)
dispose函數(shù)內(nèi)部會(huì)調(diào)用_Block_object_dispose函數(shù)
_Block_object_dispose函數(shù)會(huì)自動(dòng)釋放引用的auto變量（相當(dāng)于release操作）

文／Jacob_LJ（簡(jiǎn)書(shū)作者）
PS:如非特別說(shuō)明，所有文章均為原創(chuàng)作品，著作權(quán)歸作者所有，轉(zhuǎn)載需聯(lián)系作者獲得授權(quán)，并注明出處，所有打賞均歸本人所有！

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Block底層實(shí)現(xiàn)分析01-block本質(zhì)/block捕獲機(jī)制/block類(lèi)型/block訪(fǎng)問(wèn)對(duì)象auto變量引用問(wèn)題

1 block 的定義和類(lèi)型

1.1 簡(jiǎn)單 block 定義和調(diào)用

1.2 block 的繼承鏈(以__NSGlobalBlock__類(lèi)型為參考對(duì)象)

2 block 在 C++ 中的表現(xiàn)

2.1 將 mian.m 文件轉(zhuǎn)化為 C++ 文件

2.2 main.cpp文件內(nèi)容與 main.m 文件中的 mian 函數(shù)內(nèi)容直觀(guān)對(duì)比

2.2 將main.cpp 中 block 定義表達(dá)式和調(diào)用簡(jiǎn)化

2.3 block 定義簡(jiǎn)化解讀void (*block)(void) = &__main_block_impl_0(__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA);

2.4 __main_block_impl_0是一個(gè)具有同名構(gòu)造函數(shù)的結(jié)構(gòu)體

2.5 __main_block_func_0 和 __main_block_desc_0_DATA

2.6 block 調(diào)用簡(jiǎn)化解讀block->FuncPtr(block);

2.7 綜上，block本質(zhì)上也是一個(gè)OC對(duì)象

3 block 的帶參數(shù)及值捕獲-底層代碼展示

3.1 帶參數(shù) block

3.2 auto變量的值捕獲-底層代碼展示

3.3 static 變量的地址捕獲-底層代碼展示

3.4 全局變量沒(méi)有捕獲行為-底層代碼展示

3.5 block 對(duì) self 的捕獲

3.6 block 對(duì)變量的捕獲總結(jié)

4 block的類(lèi)型

4.1 block 有3中類(lèi)型

4.2 不同類(lèi)型的 block 在內(nèi)存中的存放位置

4.3 不同環(huán)境(ARC、MRC)下 block 的類(lèi)型判斷

4.3.1 在 MRC 環(huán)境下(~將 Xcode 中默認(rèn)的 ARC 環(huán)境改為 MRC~)

4.3.2 在 ARC 環(huán)境下

4.3.2.1 在A(yíng)RC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

4.3.2.2 不同環(huán)境下 block 屬性的內(nèi)存語(yǔ)義寫(xiě)法區(qū)別

5 對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量

5.1 block對(duì) 對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量捕獲-底層代碼展示

5.2 block對(duì) 對(duì)象類(lèi)型的 static 變量捕獲-底層代碼展示

5.3 超出作用域的對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量會(huì)自動(dòng)銷(xiāo)毀(ARC環(huán)境)

5.4 堆 block 會(huì)對(duì) 對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量 進(jìn)行強(qiáng)引用(ARC環(huán)境)

5.5 使用__weak修飾對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量

6 棧block 和 堆block 對(duì)對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量強(qiáng)弱引用總結(jié)

6.1 __strong修飾的`對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量

6.2 __weak修飾的`對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量

6.3 stackBlock 和 mallocBlock 的對(duì)對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量的處理

6.3.1 對(duì)比訪(fǎng)問(wèn)基本 auto 變量和對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量的 block 轉(zhuǎn) C++后源碼區(qū)別

6.3.2 當(dāng)block內(nèi)部訪(fǎng)問(wèn)了對(duì)象類(lèi)型的auto變量時(shí)

6.3.3 如果block從堆上移除

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1.2 block 的繼承鏈(_{以NSGlobalBlock類(lèi)型為參考對(duì)象})

2.3 block 定義簡(jiǎn)化解讀`void (*block)(void) = &__main_block_impl_0(__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA);`

2.4 `__main_block_impl_0`是一個(gè)具有同名構(gòu)造函數(shù)的結(jié)構(gòu)體

2.5 `__main_block_func_0` 和 `__main_block_desc_0_DATA`

2.6 block 調(diào)用簡(jiǎn)化解讀`block->FuncPtr(block);`

2.7 綜上，block本質(zhì)上也是一個(gè)OC對(duì)象

4.3.2.1 在A(yíng)RC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

5.1 block對(duì) `對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量`捕獲-底層代碼展示

5.2 block對(duì) `對(duì)象類(lèi)型的 static 變量`捕獲-底層代碼展示

5.3 超出作用域的`對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量`會(huì)自動(dòng)銷(xiāo)毀(_{ARC環(huán)境})

5.4 堆 block 會(huì)對(duì) `對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量` 進(jìn)行強(qiáng)引用(_{ARC環(huán)境})

5.5 使用`__weak`修飾`對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量`

6 棧block 和堆block 對(duì)`對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量`強(qiáng)弱引用總結(jié)

6.1 `__strong`修飾的`對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量

6.2 `__weak`修飾的`對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量

6.3 stackBlock 和 mallocBlock 的對(duì)`對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量`的處理

6.3.1 對(duì)比訪(fǎng)問(wèn)`基本 auto 變量`和`對(duì)象類(lèi)型的 auto 變量`的 block 轉(zhuǎn) C++后源碼區(qū)別