@MicroCai
2016-05-20T12:11:56.000000Z
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iOS
本系列博文总结自《Pro Multithreading and Memory Management for iOS and OS X with ARC》
block 顾名思义就是代码块,将同一逻辑的代码放在一个块,使代码更简洁紧凑,易于阅读,而且它比函数使用更方便,代码更美观,因而广受开发者欢迎。但同时 block 也是 iOS 开发中坑最多的地方之一,因此有必要了解下 block 的实现原理,知其然,更知其所以然,才能从根本上避免挖坑和踩坑。
需要知道的是,block 只是 Objective-C 对闭包的实现,并不是 iOS 独有的概念,在 C++、Java 等语言也有实现闭包,名称不同而已。
特别声明
以下研究所用的过程代码由 clang 编译前端生成,仅作理解之用。实际上 clang 根本不会将 block 转换成人类可读的代码,它对 block 到底做了什么,谁也不知道。
所以,切勿将过程代码当做block的实际实现,切记切记!!!
将下面的 test.m
代码用 clang 工具翻译 test.cpp
代码
clang -rewrite-objc test.m
test.m 代码
/************* Objective-C 源码 *************/
int main()
{
void (^blk)(void) = ^{ printf("Block\n"); };
blk();
return 0;
}
test.cpp
/************* 使用 clang 翻译后如下 *************/
struct __block_impl
{
void *isa;
int Flags;
int Reserved;
void *FuncPtr;
};
struct __main_block_impl_0
{
struct __block_impl impl;
struct __main_block_desc_0* Desc;
__main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags=0)
{
impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
impl.Flags = flags;
impl.FuncPtr = fp;
Desc = desc;
}
};
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself)
{
printf("Block\n");
}
static struct __main_block_desc_0
{
size_t reserved;
size_t Block_size;
} __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0) };
int main()
{
void (*blk)(void) = (void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA);
((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)blk)->FuncPtr)((__block_impl *)blk);
return 0;
}
接着,我们逐一来看下这些函数和结构体
// __block_impl 是 block 实现的结构体
struct __block_impl
{
void *isa;
int Flags;
int Reserved;
void *FuncPtr;
};
isa
_NSConcreteStackBlock
、_NSConcreteGlobalBlock
、_NSConcreteMallocBlock
,即当代码执行时,isa 有三种值 impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
impl.isa = &_NSConcreteMallocBlock;
impl.isa = &_NSConcreteGlobalBlock;
Flags
按位承载 block 的附加信息;
Reserved
保留变量;
FuncPtr
函数指针,指向 Block 要执行的函数,即{ printf("Block\n") }
;
// __main_block_impl_0 是 block 实现的结构体,也是 block 实现的入口
struct __main_block_impl_0
{
struct __block_impl impl;
struct __main_block_desc_0* Desc;
__main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags=0)
{
impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
impl.Flags = flags;
impl.FuncPtr = fp;
Desc = desc;
}
};
impl
block 实现的结构体变量,该结构体前面已说明;
Desc
描述 block 的结构体变量;
__main_block_impl_0
结构体的构造函数,初始化结构体变量 impl
、Desc
;
// __main_block_func_0 是 block 要最终要执行的函数代码
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself)
{
printf("Block\n");
}
// __main_block_desc_0 是 block 的描述信息结构体
static struct __main_block_desc_0
{
size_t reserved;
size_t Block_size;
} __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0) };
reserved
结构体信息保留字段
Block_size
结构体大小
此处已定义了一个该结构体类型的变量 __main_block_desc_0_DATA
最基础的 block 实现就这么简单。
接着再看 block 获取外部变量
运行下面的代码
int main()
{
int intValue = 1;
void (^blk)(void) = ^{ printf("intValue = %d\n", intValue); };
blk();
return 0;
}
打印结果
intValue = 1
和第一段源码不同的是,这里多了个局部变量 intValue,而且还在 block 里面获取到了。
通过前一段对 block 源码的学习,我们已经了解到 block 的函数定义在 main() 函数之外,那它又是如何获取 main() 里面的局部变量呢?为了解开疑惑,我们再次用 clang 重写这段代码
struct __block_impl
{
void *isa;
int Flags;
int Reserved;
void *FuncPtr;
};
struct __main_block_impl_0
{
struct __block_impl impl;
struct __main_block_desc_0* Desc;
int intValue;
__main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int _intValue, int flags=0) : intValue(_intValue)
{
impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
impl.Flags = flags;
impl.FuncPtr = fp;
Desc = desc;
}
};
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself)
{
int intValue = __cself->intValue; // bound by copy
printf("intValue = %d\n", intValue);
}
static struct __main_block_desc_0
{
size_t reserved;
size_t Block_size;
} __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0)};
int main()
{
int intValue = 1;
void (*blk)(void) = (void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, intValue);
((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)blk)->FuncPtr)((__block_impl *)blk);
return 0;
}
原来 block 通过参数值传递获取到 intValue
变量,通过函数
__main_block_impl_0 (void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int _intValue, int flags=0) : intValue(_intValue)
保存到 __main_block_impl_0
结构体的同名变量 intValue
,通过代码 int intValue = __cself->intValue;
取出 intValue
,打印出来。
构造函数
__main_block_impl_0
冒号后的表达式intValue(_intValue)
的意思是,用_intValue
初始化结构体成员变量intValue
。有四种情况下应该使用初始化表达式来初始化成员:
1:初始化const成员
2:初始化引用成员
3:当调用基类的构造函数,而它拥有一组参数时
4:当调用成员类的构造函数,而它拥有一组参数时
至此,我们已经了解了block 的实现,以及获取外部变量的原理。但是,我们还不能在 block 内修改 intValue 变量。如果你有心试下,在 block 内部修改 intValue
的值,会报编译错误
Variable is not assignable(missing __block type specifier)
那么如何在 block 内修改外部变量呢,请看下篇 block没那么难(二):block 和变量的内存管理