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 內(nèi)部不能修改基本數(shù)據(jù)類型 auto 變量分析

1.1 轉(zhuǎn)碼后從函數(shù)作用域和值捕獲邏輯分析

1.2 static 的基本數(shù)據(jù)變量可以在 block 內(nèi)修飾分析

1.3 全局變量當(dāng)然能在 block 內(nèi)被修改

因為全局變量的全局特性：全局訪問，所以可以隨處修改

2 `__block`修飾 auto 變量

2.1 一般情況我們都不想改變基本數(shù)據(jù)類型的 auto 變量類型，但還是希望能夠在 block 內(nèi)部修改 auto 變量的值

也就是說不想使用static修飾(_{這樣會改變變量內(nèi)存位置，static修飾時會使變量從棧區(qū)變成數(shù)據(jù)區(qū)，變量的聲明周期被無限延長})
也不會將基本數(shù)據(jù)類型的 auto 變量類型轉(zhuǎn)為全局變量類型

2.2 使用`__block`修飾 auto 變量

可以讓auto變量在 block 內(nèi)被修改
__block不能修飾靜態(tài)變量(static)
__block不能修飾全局變量、靜態(tài)變量(static)

2.3 `__block`修改 `auto變量`的轉(zhuǎn)碼分析

編譯器會將__block變量包裝成一個對象
__block變量的 age 對象內(nèi)存分析

源碼對象	內(nèi)存結(jié)構(gòu)	備注

3 `__block`修飾的 age 及 block 外面訪問的 age 對比

3.1 這些 age 都是同一個 age 嗎？

3.2 通過打印和源碼分析

3.2.1 從打印上看很明顯，后兩個(2、3) age 地址相同；
3.2.2 從源碼上看，2和3 的 age 訪問方式都是age.__forwarding->age，被
__block修飾后的 age 它是__Block_byref_age_0類型結(jié)構(gòu)體
3.2.3 從源碼上看，第1個打印 age 地址并不是我們期待的，因為打印出來的這個 age 地址是__Block_byref_age_0類型結(jié)構(gòu)體內(nèi)int age成員變量的地址值

3.3 通過內(nèi)存地址疊加分析

3.3.1 執(zhí)行__block int age = 10;代碼后，age 變量即變成__Block_byref_age_0類型的結(jié)構(gòu)體，那么此時 age 的地址就是該結(jié)構(gòu)體第一個成員變量的地址，age 結(jié)構(gòu)體的地址等于 __isa 指向的值

struct __Block_byref_age_0 {
  void *__isa;
__Block_byref_age_0 *__forwarding;
 int __flags;
 int __size;
 int age;
};

3.3.2 而后續(xù)的(2、3)訪問的 age，都是通過age.__forwarding->age方式訪問，訪問的 age 實際是結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的 int age變量，那么 age成員變量地址應(yīng)該是結(jié)構(gòu)體起始地址加上age 成員變量前的其他成員量占的內(nèi)存字節(jié)數(shù)之和

3.3.3 通過底層轉(zhuǎn)換形式，再次打印 age 結(jié)構(gòu)體地址

通過上圖方式，我們已經(jīng)能夠正確地獲取到 age 結(jié)構(gòu)體的地址，那么驗證一下，age 成員變量地址，是不是等于 age 結(jié)構(gòu)體地址加上age 成員變量之前的其他變量所占內(nèi)存字節(jié)之和呢？(_{答案當(dāng)然是肯定啦})即：0x100604600 + (8+8+4+4) = 0x100604618

image.png

4 `__block`的內(nèi)存管理

我們可以從Block底層實現(xiàn)分析01的第6點知道，當(dāng) block 內(nèi)部訪問的變量是對象類型或被__block修飾的基本變量類型時，block 的結(jié)構(gòu)體中 Desc 結(jié)構(gòu)體內(nèi)會多出兩個用于處理對象引用問題的函數(shù)成員變量，如下：

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

4.1 訪問`基本 auto 變量` block 轉(zhuǎn) C++后源碼

4.2 訪問`對象類型的 auto 變量`的 block 轉(zhuǎn) C++后源碼

訪問對象類型的 auto 變量的struct __main_block_desc_0的結(jié)構(gòu)體成員比訪問`基本 auto 變量的多了兩個成員

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

4.3 內(nèi)存管理函數(shù)的實現(xiàn)

它們的作用就是用來處理對象類型的 auto 變量引用計數(shù)問題

4.4 訪問`__block修飾的 auto 變量`的 block 轉(zhuǎn) C++后源碼

4.5 分別對比block 訪問`weak對象`、`block對象`、`默認(rèn) strong 對象`內(nèi)存管理

OC 測試代碼
轉(zhuǎn)C++后

block(_{指定都是堆block，應(yīng)為只有堆block才會引用對象})內(nèi)部訪問的對象類型，會根據(jù)對應(yīng)的強(qiáng)弱修飾符__strong/__weak，調(diào)用對應(yīng)的函數(shù)_Block_object_assign進(jìn)行內(nèi)存處理

strong 修飾的，block 會強(qiáng)引用對象

weak 修飾，block 不會強(qiáng)引用對象

__block修飾，block 會強(qiáng)引用該變量對象

4.6 `__block`的內(nèi)存管理總結(jié)

當(dāng)block在棧上時，并不會對__block變量產(chǎn)生強(qiáng)引用
當(dāng)block被copy到堆時

會調(diào)用block內(nèi)部的copy函數(shù)
copy函數(shù)內(nèi)部會調(diào)用_Block_object_assign函數(shù)
_Block_object_assign函數(shù)會對__block變量形成強(qiáng)引用（retain）

當(dāng)block從堆中移除時

會調(diào)用block內(nèi)部的dispose函數(shù)
dispose函數(shù)內(nèi)部會調(diào)用_Block_object_dispose函數(shù)
_Block_object_dispose函數(shù)會自動釋放引用的__block變量（release）

4.7 `__block`修飾的對象age 變量，仍然是存在于棧上，棧上變量，堆上的block，如何關(guān)聯(lián)引用？

實際上，當(dāng) block 被 copy 到堆上時，其訪問的__block變量也會被 copy 到堆上，如下情況圖解

將 block copy到堆
廢棄 block

5 block內(nèi)部訪問 `對象類型的auto變量`、`__block變量`的內(nèi)存管理總結(jié)

當(dāng)block在棧上時，對它們都不會產(chǎn)生強(qiáng)引用
當(dāng)block拷貝到堆上時，都會通過copy函數(shù)來處理它們
__block變量（假設(shè)變量名叫做a）

_Block_object_assign((void*)&dst->a, (void*)src->a, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);

對象類型的auto變量（假設(shè)變量名叫做p）

_Block_object_assign((void*)&dst->p, (void*)src->p, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);

當(dāng)block從堆上移除時，都會通過dispose函數(shù)來釋放它們
__block變量（假設(shè)變量名叫做a）

_Block_object_dispose((void*)src->a, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);

對象類型的auto變量（假設(shè)變量名叫做p）

_Block_object_dispose((void*)src->p, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);

6 `block`的`forwarding`指針

下述訪問 age 的情況：

不知道你會不會奇怪，為什么訪問的 age 是通過age->__forwarding->age方式訪問？為什么要繞一大個彎來獲取呢？
其實這個與變量的棧堆拷貝有關(guān)的，從第4.7點中我們知道，__block修飾的變量會隨 block 的棧堆位置變化而相應(yīng)地發(fā)生變化，如下圖示：

將 block copy到堆

那在__block變量被拷貝時候，__forwarding指針也會相應(yīng)發(fā)生變化

證據(jù)1：同樣的age->__forwarding->age訪問方式，1的情況是，__block變量age結(jié)構(gòu)體還在棧空間，所以內(nèi)部的 age 成員變量地址是棧地址樣式(_比較長??)，而2和3時候，__block變量 age 已經(jīng) copy 到堆控件，所以對應(yīng)的 age 成員變量地址變?yōu)槎训刂窐邮?_比較短??)

你同樣可以打印一個局部int height變量地址，與其他打印的地址進(jìn)行對比，同在堆或棧的變量或?qū)ο蟮牡刂凡粫嗖钐h(yuǎn)(_{后續(xù)有機(jī)會，會詳細(xì)分析堆棧內(nèi)存結(jié)構(gòu)相關(guān)知識})

證據(jù)2，在 MRC 環(huán)境下，下面圖中代碼足以證明 age 結(jié)構(gòu)體的forwarding 指針會如前面__forwarding變化圖那樣，在 age結(jié)構(gòu)體被堆棧block 捕獲后，其值會發(fā)生對應(yīng)的變化

7 被`__block`修飾的對象類型

7.1 被`__block`修飾的基本數(shù)據(jù)類型變量，在底層會將基本變量包裝成成一個結(jié)構(gòu)體對象

7.2 那被`__block`修飾的對象類型呢？

7.3 對象類型會被包裝成 `__Block_byref_person_0`類型 block，`block` 與`__block person` 與 `person`之間的關(guān)系

7.4 總結(jié)：被`__block`修飾的對象類型內(nèi)存管理

當(dāng)__block變量在棧上時，不會對指向的對象產(chǎn)生強(qiáng)引用
當(dāng)__block變量被copy到堆時

會調(diào)用__block變量內(nèi)部的copy函數(shù)
copy函數(shù)內(nèi)部會調(diào)用_Block_object_assign函數(shù)
_Block_object_assign函數(shù)會根據(jù)所指向?qū)ο蟮男揎椃?code>__strong、__weak、__unsafe_unretained）做出相應(yīng)的操作，形成強(qiáng)引用（retain）或者弱引用
注意：這里僅限于ARC時會retain，MRC時不會retain

如果__block變量從堆上移除

會調(diào)用__block變量內(nèi)部的dispose函數(shù)
dispose函數(shù)內(nèi)部會調(diào)用_Block_object_dispose函數(shù)
_Block_object_dispose函數(shù)會自動釋放指向的對象（release）

8 驗證7.4總結(jié)

8.1 首先將環(huán)境調(diào)至 MRC，執(zhí)行下述代碼，理解清楚：`棧 block`，`堆 block`，`棧的block對象`，和`堆的block對象`的獲取，可以參考上述第6點去理解

這里就不再用文字詳細(xì)敘述了(_{用文字分析思考及邏輯變化過程需要太多篇幅了??，如有不懂，歡迎微信QQ討論，底部評論不會及時回復(fù)，而且評論區(qū)不能貼圖解析很麻煩})
Demo：BlockTest-__block-對象類型01

8.2 驗證：當(dāng)`__block`變量在棧上時，不會對指向的對象產(chǎn)生強(qiáng)引用

MRC 環(huán)境

當(dāng) Person 第一次執(zhí)行完 release 操作時，即銷毀，證明 __block person 結(jié)構(gòu)體并沒有強(qiáng)引用 person。
Demo：BlockTest-__block-對象類型02

8.3 驗證：當(dāng)`__block`變量被copy到堆時

MRC 環(huán)境

通過對棧 block 進(jìn)行 copy 操作，轉(zhuǎn)為堆 block，堆 block 內(nèi)捕獲的 __block person 結(jié)構(gòu)體也會被 copy 到堆上，但是__block person 結(jié)構(gòu)體不會對 person 對象進(jìn)行強(qiáng)引用

Demo：BlockTest-__block-對象類型03

ARC 環(huán)境

__strong

__weak

Demo：BlockTest-__block-對象類型04

前面測試用的代碼，開始沒想過要保存的，后面為了方便自己調(diào)試和截圖就補(bǔ)上一點點 demo 代碼了，不過沒有也沒關(guān)系，截圖也已經(jīng)非常清晰，自己敲一遍好了，理解更深刻。

文／Jacob_LJ（簡書作者）
PS:如非特別說明，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底層實現(xiàn)分析02-__block使用

Block底層實現(xiàn)分析02-__block使用

1 block 內(nèi)部不能修改基本數(shù)據(jù)類型 auto 變量分析

1.1 轉(zhuǎn)碼后從函數(shù)作用域和值捕獲邏輯分析

1.2 static 的基本數(shù)據(jù)變量可以在 block 內(nèi)修飾分析

1.3 全局變量當(dāng)然能在 block 內(nèi)被修改

2 `__block`修飾 auto 變量

2.1 一般情況我們都不想改變基本數(shù)據(jù)類型的 auto 變量類型，但還是希望能夠在 block 內(nèi)部修改 auto 變量的值

2.2 使用`__block`修飾 auto 變量

2.3 `__block`修改 `auto變量`的轉(zhuǎn)碼分析

3 `__block`修飾的 age 及 block 外面訪問的 age 對比

3.1 這些 age 都是同一個 age 嗎？

3.2 通過打印和源碼分析

3.3 通過內(nèi)存地址疊加分析

4 `__block`的內(nèi)存管理

4.1 訪問`基本 auto 變量` block 轉(zhuǎn) C++后源碼

4.2 訪問`對象類型的 auto 變量`的 block 轉(zhuǎn) C++后源碼

4.3 內(nèi)存管理函數(shù)的實現(xiàn)

4.4 訪問`__block修飾的 auto 變量`的 block 轉(zhuǎn) C++后源碼

4.5 分別對比block 訪問`weak對象`、`block對象`、`默認(rèn) strong 對象`內(nèi)存管理

4.6 `__block`的內(nèi)存管理總結(jié)

4.7 `__block`修飾的對象age 變量，仍然是存在于棧上，棧上變量，堆上的block，如何關(guān)聯(lián)引用？

5 block內(nèi)部訪問 `對象類型的auto變量`、`__block變量`的內(nèi)存管理總結(jié)

6 `block`的`forwarding`指針

7 被`__block`修飾的對象類型

7.1 被`__block`修飾的基本數(shù)據(jù)類型變量，在底層會將基本變量包裝成成一個結(jié)構(gòu)體對象

7.2 那被`__block`修飾的對象類型呢？

7.3 對象類型會被包裝成 `__Block_byref_person_0`類型 block，`block` 與`__block person` 與 `person`之間的關(guān)系

7.4 總結(jié)：被`__block`修飾的對象類型內(nèi)存管理

8 驗證7.4總結(jié)

8.1 首先將環(huán)境調(diào)至 MRC，執(zhí)行下述代碼，理解清楚：`棧 block`，`堆 block`，`棧的block對象`，和`堆的block對象`的獲取，可以參考上述第6點去理解

8.2 驗證：當(dāng)`__block`變量在棧上時，不會對指向的對象產(chǎn)生強(qiáng)引用

8.3 驗證：當(dāng)`__block`變量被copy到堆時

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Block底層實現(xiàn)分析02-__block使用

1 block 內(nèi)部不能修改基本數(shù)據(jù)類型 auto 變量分析

1.1 轉(zhuǎn)碼后從函數(shù)作用域和值捕獲邏輯分析

1.2 static 的基本數(shù)據(jù)變量可以在 block 內(nèi)修飾分析

1.3 全局變量當(dāng)然能在 block 內(nèi)被修改

2 __block修飾 auto 變量

2.1 一般情況我們都不想改變基本數(shù)據(jù)類型的 auto 變量類型，但還是希望能夠在 block 內(nèi)部修改 auto 變量的值

2.2 使用__block修飾 auto 變量

2.3 __block修改 auto變量的轉(zhuǎn)碼分析

3 __block修飾的 age 及 block 外面訪問的 age 對比

3.1 這些 age 都是同一個 age 嗎？

3.2 通過打印和源碼分析

3.3 通過內(nèi)存地址疊加分析

4 __block的內(nèi)存管理

4.1 訪問基本 auto 變量 block 轉(zhuǎn) C++后源碼

4.2 訪問對象類型的 auto 變量的 block 轉(zhuǎn) C++后源碼

4.3 內(nèi)存管理函數(shù)的實現(xiàn)

4.4 訪問__block修飾的 auto 變量的 block 轉(zhuǎn) C++后源碼

4.5 分別對比block 訪問__weak對象、__block對象、默認(rèn) strong 對象內(nèi)存管理

4.6 __block的內(nèi)存管理總結(jié)

4.7 __block修飾的對象age 變量，仍然是存在于棧上，棧上變量，堆上的block，如何關(guān)聯(lián)引用？

5 block內(nèi)部訪問 對象類型的auto變量、__block變量的內(nèi)存管理總結(jié)

6 __block的__forwarding指針

7 被__block修飾的對象類型

7.1 被__block修飾的基本數(shù)據(jù)類型變量，在底層會將基本變量包裝成成一個結(jié)構(gòu)體對象

7.2 那被__block修飾的對象類型呢？

7.3 對象類型會被包裝成 __Block_byref_person_0類型 block，block 與__block person 與 person之間的關(guān)系

7.4 總結(jié)：被__block修飾的對象類型內(nèi)存管理

8 驗證7.4總結(jié)

8.1 首先將環(huán)境調(diào)至 MRC，執(zhí)行下述代碼，理解清楚：棧 block，堆 block，棧的__block對象，和堆的__block對象的獲取，可以參考上述第6點去理解

8.2 驗證：當(dāng)__block變量在棧上時，不會對指向的對象產(chǎn)生強(qiáng)引用

8.3 驗證：當(dāng)__block變量被copy到堆時

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2 `__block`修飾 auto 變量

2.1 一般情況我們都不想改變基本數(shù)據(jù)類型的 auto 變量類型，但還是希望能夠在 block 內(nèi)部修改 auto 變量的值

2.2 使用`__block`修飾 auto 變量

2.3 `__block`修改 `auto變量`的轉(zhuǎn)碼分析

3 `__block`修飾的 age 及 block 外面訪問的 age 對比

3.1 這些 age 都是同一個 age 嗎？

4 `__block`的內(nèi)存管理

4.1 訪問`基本 auto 變量` block 轉(zhuǎn) C++后源碼

4.2 訪問`對象類型的 auto 變量`的 block 轉(zhuǎn) C++后源碼

4.4 訪問`__block修飾的 auto 變量`的 block 轉(zhuǎn) C++后源碼

4.5 分別對比block 訪問`weak對象`、`block對象`、`默認(rèn) strong 對象`內(nèi)存管理

4.6 `__block`的內(nèi)存管理總結(jié)

4.7 `__block`修飾的對象age 變量，仍然是存在于棧上，棧上變量，堆上的block，如何關(guān)聯(lián)引用？

5 block內(nèi)部訪問 `對象類型的auto變量`、`__block變量`的內(nèi)存管理總結(jié)

6 `block`的`forwarding`指針

7 被`__block`修飾的對象類型

7.1 被`__block`修飾的基本數(shù)據(jù)類型變量，在底層會將基本變量包裝成成一個結(jié)構(gòu)體對象

7.2 那被`__block`修飾的對象類型呢？

7.3 對象類型會被包裝成 `__Block_byref_person_0`類型 block，`block` 與`__block person` 與 `person`之間的關(guān)系

7.4 總結(jié)：被`__block`修飾的對象類型內(nèi)存管理

8.1 首先將環(huán)境調(diào)至 MRC，執(zhí)行下述代碼，理解清楚：`棧 block`，`堆 block`，`棧的block對象`，和`堆的block對象`的獲取，可以參考上述第6點去理解

8.2 驗證：當(dāng)`__block`變量在棧上時，不會對指向的對象產(chǎn)生強(qiáng)引用

8.3 驗證：當(dāng)`__block`變量被copy到堆時