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@MicroCai 2016-05-20T04:11:56.000000Z 字数 4546 阅读 15868

block没那么难(一):block的实现

Archives 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

  1. /************* Objective-C 源码 *************/
  2. int main()
  3. {
  4. void (^blk)(void) = ^{ printf("Block\n"); };
  5. blk();
  6. return 0;
  7. }

test.cpp

  1. /************* 使用 clang 翻译后如下 *************/
  2. struct __block_impl
  3. {
  4. void *isa;
  5. int Flags;
  6. int Reserved;
  7. void *FuncPtr;
  8. };
  9. struct __main_block_impl_0
  10. {
  11. struct __block_impl impl;
  12. struct __main_block_desc_0* Desc;
  13. __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags=0)
  14. {
  15. impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
  16. impl.Flags = flags;
  17. impl.FuncPtr = fp;
  18. Desc = desc;
  19. }
  20. };
  21. static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself)
  22. {
  23. printf("Block\n");
  24. }
  25. static struct __main_block_desc_0
  26. {
  27. size_t reserved;
  28. size_t Block_size;
  29. } __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0) };
  30. int main()
  31. {
  32. void (*blk)(void) = (void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA);
  33. ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)blk)->FuncPtr)((__block_impl *)blk);
  34. return 0;
  35. }

接着,我们逐一来看下这些函数和结构体

block 结构体信息详解

struct __block_impl

  1. // __block_impl 是 block 实现的结构体
  2. struct __block_impl
  3. {
  4. void *isa;
  5. int Flags;
  6. int Reserved;
  7. void *FuncPtr;
  8. };

struct __main_block_impl_0

  1. // __main_block_impl_0 是 block 实现的结构体,也是 block 实现的入口
  2. struct __main_block_impl_0
  3. {
  4. struct __block_impl impl;
  5. struct __main_block_desc_0* Desc;
  6. __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags=0)
  7. {
  8. impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
  9. impl.Flags = flags;
  10. impl.FuncPtr = fp;
  11. Desc = desc;
  12. }
  13. };

static void __main_block_func_0

  1. // __main_block_func_0 是 block 要最终要执行的函数代码
  2. static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself)
  3. {
  4. printf("Block\n");
  5. }

static struct __main_block_desc_0

  1. // __main_block_desc_0 是 block 的描述信息结构体
  2. static struct __main_block_desc_0
  3. {
  4. size_t reserved;
  5. size_t Block_size;
  6. } __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0) };

此处已定义了一个该结构体类型的变量 __main_block_desc_0_DATA


block 实现的执行流程

Created with Raphaël 2.1.2main()调用 __main_block_impl_0 构造函数初始化结构体__main_block_impl_0(__main_block_func_0 , __main_block_desc_0_DATA);得到的__main_block_impl_0 类型变量赋值给 blk执行 blk->FuncPtr()函数,即 printf("Block\n");End

最基础的 block 实现就这么简单。


接着再看 block 获取外部变量

block 获取外部变量

运行下面的代码

  1. int main()
  2. {
  3. int intValue = 1;
  4. void (^blk)(void) = ^{ printf("intValue = %d\n", intValue); };
  5. blk();
  6. return 0;
  7. }

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

  1. struct __block_impl
  2. {
  3. void *isa;
  4. int Flags;
  5. int Reserved;
  6. void *FuncPtr;
  7. };
  8. struct __main_block_impl_0
  9. {
  10. struct __block_impl impl;
  11. struct __main_block_desc_0* Desc;
  12. int intValue;
  13. __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int _intValue, int flags=0) : intValue(_intValue)
  14. {
  15. impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
  16. impl.Flags = flags;
  17. impl.FuncPtr = fp;
  18. Desc = desc;
  19. }
  20. };
  21. static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself)
  22. {
  23. int intValue = __cself->intValue; // bound by copy
  24. printf("intValue = %d\n", intValue);
  25. }
  26. static struct __main_block_desc_0
  27. {
  28. size_t reserved;
  29. size_t Block_size;
  30. } __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0)};
  31. int main()
  32. {
  33. int intValue = 1;
  34. void (*blk)(void) = (void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, intValue);
  35. ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)blk)->FuncPtr)((__block_impl *)blk);
  36. return 0;
  37. }

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

参考:C++类成员冒号初始化以及构造函数内赋值

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

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