Block详解一(底层分析)

本篇博客不再讲述Block的基本定义使用，最近而是看了很多的block博客讲述的太乱太杂，所以抽出时间整理下block的相关底层知识，在讲述之前，提出几个问题，如果都可以回答出来以及知道原理，大神绕过，反之，希望本篇博客对大家面试或者block不熟悉者有所帮助，以后会不断更新博客，欢迎关注和指正！！！

1. blcok的原理是怎样的？本质又是什么？
2. __block的作用是什么？有什么使用注意点？
3. block的属性修饰词为什么是copy修饰？使用block有哪些使用注意事项？
4. block在修改NSMutableArray，需要不需要添加__block？

一、 block本质

• blcok本质是OC对象，它内部也有个isa指针，在OC中有isa指针的对象，可以认定为OC对象
• block对象是封装了函数调用以及函数调用环境的OC对象

通过下面例子看下block结构

文件结构

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        int age = 10;
        void (^block)(int, int) = ^(int a, int b){
            NSLog(@"This is a block  --%d",age);
            NSLog(@"This is a block");
            NSLog(@"This is a block");
        };
        block(10, 20);
    }
    return 0;
}

通过clang编译器将OC代码编译成C语言代码，并生成了在后缀名为.cpp的C++文件中，clang命令为

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m

然后查看编译出来的c++ main.cpp文件，和main.m同一个地方，将它移入到项目中，并在Build Phases->Compile Sources中删除main.cpp,然后就可以编译成功

 这次开始查看main.cpp的，对比两个文件，找出main.cpp的对应的main函数

 看到上面main.cpp左边的调用block,10,20前面有很多的强制类型转换，最后可以是funcPtr (block，10，20）在.cpp中海油一个__main_block_imp_0地址，查看其地址内容

二、block变量捕获机制

 举例1： block变量捕获-auto变量

经常书写int age = 10，前面都是有默认关键字auto的（也可以不书写，经常这样的），下面的结果是什么？

int age = 10 等价于 auto int age = 10 （auto自动变量，离开作用域就会销毁）

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        int age = 10;
        void (^block)(void) = ^{
            NSLog(@"age is %d", age);
        };
        age = 20;
        block();
    }
    return 0;
}

猜一下运行结果

 再次运行查看编译出来的main.cpp，重复上面的步骤，对比main.cpp

 查看__main_block_impl_0的结构，传入的参数age = 10，block内部新增了一个变量用于存储age

 block的内部的age = 10 ，并不会改变，所以打印结果为10（当创建block的内容，age = 10已经存在了block中，并不会随外部改变而改变）

举例2：block变量捕获-static变量

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        auto int age = 10;
        static int height = 10;
        void (^block)(void) = ^{
            NSLog(@"age is %d, height is %d", age, height);
        };
        age = 20;
        height = 20;
        block();
    }
    return 0;
}

结果为age = 10，height = 20

将其编译为cpp,对比下 

 查看__main_block_impl_0的代码结构

发现block捕获到了age和height，所以block会捕获到局部变量，而静态局部变量block存放的是地址，所以未来修改height的值时，取出的是所指向的最新的height值

举例3：block变量捕获-全局变量 

int age = 10;
static int height = 10;
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        void (^block)(void) = ^{
            NSLog(@"age is %d, height is %d", age, height);
        };
        age = 20;
        height = 20;
        block();
    }
    return 0;
}

查看.cpp文件有没有捕获到全局变量？--直接访问

 对于上面的block变量捕捉机制，总结如下：

 三、block的类型

block的底层结构如下

block有3种类型，可以通过调用class方法或者isa指针查看具体类型，最终都是继承自NSBlock类型

 到底什么类型的block属于__NSGlobalBlock__，__NSStackBlock__, __NSMallocBlock__？

 先不铺垫那么多,直接给出结论:

 下面来一一验证结论

 就是像上面提问那样,按总结的访问了auto变量应该是NSStackBlock,怎么成为了NSMallocBlock了呢?

这是因为编译器默认在ARC环境下,应该切换到MRC环境下,看一下真正的block类型,至于ARC的,下篇讲述!!!

将编译器改为去除ARC,在Build Settings -> automatic Reference Counting 中将ARC改为MRC

 改成MRC后再次允许查看结果

 那什么时候是NSMallocBlock呢?

NSStackBlock调用copy变为NSMallocBlock,但是NSGlobalBlock调用了copy依然是NSGlobalBlock,NSMallocBlock调用了copy方法引用计数会+1

 那么在ARC环境下什么时候block会调用copy呢?(从栈空间->堆空间)

在ARC环境下,编译器会根据情况自动将栈上的block复制到堆上,比如有以下情况:

• block作为函数返回值时
• block赋值给__strong指针时
• block作为Cocoa API中方法名有usingBlock的方法参数时 如:[array enumeratorObjectsUsingBlock]
• block作为GCD API的方法参数时

四、对象类型的auto变量

上面讲述auto变量是Int等基本类型,现在改成对象类型,如Person类对象[ARC环境下面]

 1 typedef void(^ZXYBlock)(void);
 2 int main(int argc, const char * argv[]) {
 3     @autoreleasepool {
 4         ZXYBlock block ;
 5         {
 6             Person *person = [[Person alloc]init];
 7             person.age = 10;
 8             block = ^{
 9                 NSLog(@"---------%d", person.age);
10             };
11         }
12         NSLog(@"block执行完");
13     }
14     return 0;
15 }
16 
17 @interface Person : NSObject
18 @property (nonatomic, assign) int age;
19 @end
20 
21 @implementation Person
22 -(void)dealloc {
23     NSLog(@"person对象已释放");
24 }
25 @end

将上面的代码打breakPoint断点在12行处,查看Person对象是否在打括号{}内释放

发现在打印之前并没有释放person对象,猜想block引用了person,导致block执行完之后才被释放(block当autoReleasePool执行完之后才会被释放) 查看c++代码

 查看main函数调用

 通过上面查看结构体struct __main_block_desc 里面多了两个copy和dispose(相当于retain)对person进行捕捉到age变量,当block不被释放,person对象也不会被释放

当断点改到14行,执行完block时,查看结果

 block被释放,完成打印释放

 总结:对象访问的auto变量

当block内部访问了对象类型的auto变量时

• 如果block在栈上,将不会对auto变量产生强引用
• 如果block被拷贝到堆上

1. 会调用block内部的copy函数
2. copy函数内部会调用Block_object_assign 函数

3. Block_object_assign函数会根据auto变量的修饰符（__strong、__weak、__unsafe_unretained）做出相应的操作，形成强引用（retain）或者弱引用

• 如果block从堆上移除

1. 会调用block内部的dispose函数
2. dispose函数内部会调用_Block_object_dispose函数
3. _Block_object_dispose函数会自动释放引用的auto变量

以上就是block详解一的内容,下一篇讲述block剩下的知识点,欢迎关注!!!