@qidiandasheng
2022-08-14T09:52:42.000000Z
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iOS实战
block实际上就是Objective-C语言对于闭包的实现。
block配合上dispatch_queue,可以方便地实现简单的多线程编程和异步编程。
(闭包是一个函数(或指向函数的指针),再加上该函数执行的外部的上下文变量(有时候也称作自由变量)。)
Block本质是Objective-C的对象,虽然实现了闭包,但并不是函数指针。以下是Block的源码,所以准确的说Block是一个里面存储了指向定义block 时的代码块的函数指针,以及block外部上下文变量信息的结构体。
struct Block_layout {void *isa;int flags;int reserved;void (*invoke)(void *, ...);struct Block_descriptor *descriptor;/* Imported variables. */};
当我们声明一个Block的时候,编译器其实会将Block转换成以上struct结构体。
其中isa指向的是Block具体的类。有如下6种,其中StackBlock、MallocBlock、GlobalBlock是比较常见的。
/* the raw data space for runtime classes for blocks *//* class+meta used for stack, malloc, and collectable based blocks */BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteStackBlock[32];BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteMallocBlock[32];BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteAutoBlock[32];BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteFinalizingBlock[32];BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteGlobalBlock[32];BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteWeakBlockVariable[32];
OC代码:
- (void)viewDidLoad {[super viewDidLoad];int b = 10;void(^testBlock)(int) = ^(int a) {NSLog(@"%d",a+b);};b = 2;testBlock(5);}
C++源码:
struct __block_impl {void *isa;int Flags;int Reserved;void *FuncPtr;};static struct __ViewController__viewDidLoad_block_desc_0 {size_t reserved;size_t Block_size;}struct __ViewController__viewDidLoad_block_impl_0 {struct __block_impl impl;struct __ViewController__viewDidLoad_block_desc_0* Desc;int b;__ViewController__viewDidLoad_block_impl_0(void *fp, struct __ViewController__viewDidLoad_block_desc_0 *desc, int _b, int flags=0) : b(_b) {impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;impl.Flags = flags;impl.FuncPtr = fp;Desc = desc;}};
通过分析上面源码,我们可以得到下面几点结论:
isa 指针,证明 Block 也是一个对象。_block_impl_0 包含了 __block_impl 结构体和 __block_desc_0 结构体。__block_impl 结构体中的 FuncPtr 函数指针,指向的就是我们的 Block 的具体实现。真正调用 Block 就是利用这个函数指针去调用的。__block_desc保存的是预留内存大小和块大小。Block 结构体中。我们把上面的int b改为static int b,看一下C++源码会变成什么样?
struct __ViewController__viewDidLoad_block_impl_0 {struct __block_impl impl;struct __ViewController__viewDidLoad_block_desc_0* Desc;int *b; //主要区别__ViewController__viewDidLoad_block_impl_0(void *fp, struct __ViewController__viewDidLoad_block_desc_0 *desc, int *_b, int flags=0) : b(_b) {impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;impl.Flags = flags;impl.FuncPtr = fp;Desc = desc;}};
我们看到之前是指传递,现在变成了指针传递,因为static的生命周期是整个运行期间,内存在静态数据区,所以只要指针传递就能靠指针来访问。
回传值(^名字)(参数列)
Xcode快捷键:inlineBlock
//声明一个square的Block Pointer,其所指向的Block有一个int输入和int输出typedef int (^square)(int);//将Block实体指定给squaresquare = ^(int a){ return a*a ; };//调用方法,感觉是是不是很像function的用法?int result = square(5);NSLog(@"%d", result);
方法的传入值
当其作为Object-C method的传入值的话,需要把类型写在变量前面,然后加上小括号。比如下面这种写法:
//square参数的类型是int(^)(int)-(void)objcMethod:(int(^)(int))square;
声明block属性
@property (nonatomic,copy) void (^ callBack)(NSDictionary *);
block阵列的使用
{void (^blocks[3])(void);for (NSInteger i = 0; i < 3; i++) {blocks[i] = ^{NSLog(@"Hello:%i", i);};}blocks[0](); //result:Hello:0blocks[1](); //result:Hello:1blocks[2](); //result:Hello:2}
Block将使用到的、作用域附近的变量的值建立一份快照拷贝到栈上。
{int outA = 8;int (^myPtr)(int) = ^(int a){ return outA + a;};//block里面可以读取同一类型的outA的值int result = myPtr(3); // result is 11NSLog(@"result=%d", result);}
下面这一段代码就不一样了
{int outA = 8;int (^myPtr)(int) = ^(int a){ return outA + a;};//block里面可以读取同一类型的outA的值outA = 5; //在调用myPtr之前改变outA的值int result = myPtr(3); // result的值仍然是11,并不是8NSLog(@"result=%d", result);}
为什么result 的值仍然是11?而不是8呢?事实上,myPtr在其主体中用到的outA这个变量值的时候做了一个copy的动作,把outA的值copy下来,在Block中作为常量使用。所以,之后outA即使换成了新的值,对于myPtr里面copy的值是没有影响的。(类似于深拷贝)
我们也可以看对应的Block的C++实现,我们能看到在_main_block_impl_0这个结构体中我们发现多了一个int类型的成员变量outA,在结构体的构造函数中多了一个参数int _outA,并且用这个int _outA去初始化成员变量outA。
所以在void (*block)(void) = &__main_block_impl_0(__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, a);中传入了自动变量a用来初始化_main_block_impl_0的成员变量outA。那这个时候_main_block_impl_0的成员变量outA就被赋值为8了。
由于上面这一步是值传递,所以当执行outA = 5时,_main_block_impl_0结构体的成员变量outA的值是不会随之改变的,仍然是8。
int outA = 8;int (*block)(int) = &__main_block_impl_0(__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, outA);outA = 5;block->FuncPtr)(block);
struct __main_block_impl_0 {struct __block_impl impl;struct __main_block_desc_0* Desc;int a; //这是新加入的成员变量__main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int _outA, int flags=0) : outA(_outA) {impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;impl.Flags = flags;impl.FuncPtr = fp;Desc = desc;}};
需要注意的是,这里copy的值是变量的值,如果它是一个记忆体的位置(地址),换句话说,就是这个变量是个指针的话,它的值是可以在block里被改变的。(相当于浅拷贝,拷贝的只是一个指针地址,对象地址还是没变的)
{NSMutableArray *mutableArray = [NSMutableArray arrayWithObjects:@"one", @"two", @"three", nil];int result = ^(int a){[mutableArray removeLastObject]; return a*a;}(5);NSLog(@"test array :%@", mutableArray);}//原本mutableArray的值是{@"one",@"two",@"three"},在block里面被更改mutableArray后,就变成{@"one", @"two"}了。
因为全局变量或静态变量在内存中的地址是固定的,Block在读取该变量值的时候是直接从其所在内存读出,获取到的是最新值,而不是在定义时copy的常量。
{static int outA = 8;int (^myPtr)(int) = ^(int a){return outA + a;};outA = 5;int result = myPtr(3);//result的值是8,因为outA是static类型的变量 (该变量在全局数据区分配内存,但作用域还是局部作用域)NSLog(@"result=%d", result);}
在某个变量前面如果加上修饰字“__block”的话(注意,block前面有两个下划线),这个变量就称作block variable。基本类型的Block变量等效于全局变量、或静态变量。即将“外部变量”在栈中的内存地址放到了堆中。
那么在block里面就可以任意修改此变量的值,如下代码:
{__block int num = 5;NSLog(@"定义前:%p", &num);int (^myPtr)(int) = ^(int a){NSLog(@"block内部:%p", &num);return num++; };int (^myPtr2)(int) = ^(int a){NSLog(@"block内部:%p", &num);return num++;};int result = myPtr(0); //result的值为5,num的值为6result = myPtr2(0); //result的值为6,num的值为7NSLog(@"定义后:%p", &num);NSLog(@"result=%d", result);}
输出(我们看到num进入block之后内存地址其实改变了,也就是block 内部的变量会被 copy 到堆区):
2016-09-12 16:24:16.622 test[20146:972930] 定义前:0x7fff5caf0a782016-09-12 16:24:16.623 test[20146:972930] block内部:0x7ff539c0b1a82016-09-12 16:24:16.623 test[20146:972930] block内部:0x7ff539c0b1a82016-09-12 16:24:16.623 test[20146:972930] 定义后:0x7ff539c0b1a82016-09-12 16:24:16.623 test[20146:972930] result=6
本质上加入__block之后,是变成了一个__Block_byref_val_0结构体:
__block int val = 10;转换成__Block_byref_val_0 val = {0,&val,0,sizeof(__Block_byref_val_0),10};
struct __Block_byref_val_0 {void *__isa;__Block_byref_val_0 *forwarding;int __flags;int __size;int val;};struct __main_block_impl_0 {struct __block_impl impl;struct __main_block_desc_0 *Desc;__Block_byref_val_0 *val;__main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc,__Block_byref_val_0 *_val, int flags=0) : val(_val->__forwrding){impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;impl.Flags = flags;impl.FuncPtr = fp;Desc = desc;}};struct void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself){__Block_byref_val_0 *val = __cself->val;printf("val = %d",val->__forwarding->val);}
会发现一个局部变量加上__block修饰符后竟然跟block一样变成了一个__Block_byref_val_0结构体类型的自动变量实例。
此时我们在block内部访问val变量则需要通过一个叫__forwarding的成员变量来间接访问val变量。

通过之前的分析,我们可以将Block修改外部变量成功的情况分为两种:
第一种:Block直接访问全局性的变量,如全局变量、静态全局变量;
第二种:Block间接访问静态局部变量,捕获外部变量并使用指针传递的方式;
Block中不允许修改外部变量的值的问题,变成了不允许修改自动变量的值的问题;但这也并非最终答案,其实最根本的原因还是Block不允许修改栈中指针的内容;
- (void)viewDidLoad {[super viewDidLoad];Person *person = [Person new];person.name = @"aa";NSMutableString *name = [@"aa" mutableCopy];square = ^(int a){person.name = @"aaa";[name appendString:@""];person = [Person new]; //Variable is not assignable (missing __block type specifier)name = [@"aaa" mutableCopy]; //Variable is not assignable (missing __block type specifier)return 11 + a;};int result = square(10);NSLog(@"%@",person.name);NSLog(@"square %d",result);}输出:aaa21
https://cloud.tencent.com/developer/article/1517593
我们看如下代码C++的代码,其实变成block结构体之后,block主要做的就是一个指针拷贝,也就是栈中指针的内容不会修改,直接copy了一份指针指向对象:
+ (void)logResult{Person *person1 = [[Person alloc] init];__block Person *person2 = [[Person alloc] init];person1.name = @"Mike";person2.name = @"Sean";__block int vi = 1;void (^handler)(NSString *) = ^(NSString *name) {person1.name = name;person2.name = name;vi = 2;};handler(@"Lucy");NSLog(@"%@", person1.name);NSLog(@"%@", person2.name);NSLog(@"%i", vi);}//对应的C++的结构体struct __BlockLog__logResult_block_impl_0 {struct __block_impl impl;struct __BlockLog__logResult_block_desc_0* Desc;Person *__strong person1;__Block_byref_person2_0 *person2; // by ref__Block_byref_vi_1 *vi; // by ref__BlockLog__logResult_block_impl_0(void *fp, struct __BlockLog__logResult_block_desc_0 *desc, Person *__strong _person1, __Block_byref_person2_0 *_person2, __Block_byref_vi_1 *_vi, int flags=0) : person1(_person1), person2(_person2->__forwarding), vi(_vi->__forwarding) {impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;impl.Flags = flags;impl.FuncPtr = fp;Desc = desc;}};
| 变量类型 | 是否捕获到block内部 | 访问方式 |
|---|---|---|
| 局部变量auto | 是 | 值传递 |
| 局部变量static | 是 | 指针传递 |
| 全局变量 | 否 | 直接访问 |
这是由变量的生命周期决定的。对于自动变量,当作用域结束时,会被系统自动回收,而block很可能是在超出自动变量作用域的时候去执行,如果之前没有捕获自动变量,那么后面执行的时候,自动变量已经被回收了,得不到正确的值。对于static局部变量,它的生命周期不会因为作用域结束而结束,所以block只需要捕获这个变量的地址,在执行的时候通过这个地址去获取变量的值,这样可以获得变量的最新的值。而对于全局变量,在任何位置都可以直接读取变量的值。
以上两条合起来有个名词叫weak–strong dance
以下是使用weak–strong dance的经典代码
__weak __typeof(self)weakSelf = self和__strong __typeof(weakSelf)strongSelf = weakSelf//AFNetworking经典代码__weak __typeof(self)weakSelf = self;AFNetworkReachabilityStatusBlock callback = ^(AFNetworkReachabilityStatus status) {__strong __typeof(weakSelf)strongSelf = weakSelf;strongSelf.networkReachabilityStatus = status;if (strongSelf.networkReachabilityStatusBlock) {strongSelf.networkReachabilityStatusBlock(status);}};
其中用到了__typeof(self),这里涉及几个知识点:
a. __typeof、__typeof__、typeof的区别
恩~~他们没有区别,但是这牵扯一段往事,在早期C语言中没有typeof这个关键字,__typeof、__typeof__是在C语言的扩展关键字的时候出现的。
typeof是现代GNU C++的关键字,从Objective-C的根源说,他其实来自于C语言,所以AFNetworking使用了继承自C的关键字。b.对于老的LLVM编译器上面这句话会编译报错,所以在很早的ARC使用者中流行__typeof(&*self)这种写法,原因如下
大致说法是老LLVM编译器会将__typeof转义为 XXX类名 const __strong的__strong和前面的__weak关键字对指针的修饰又冲突了,所以加上&对指针的修饰。第四、五、六行,如果不转成strongSelf而使用weakSelf,后面几句话中,有可能在第四句执行之后self的对象可能被析构掉,然后后面的StausBlock没有执行,导致逻辑错误。
最后第五行,使用前对block判空。
//以下代码是对__weak __typeof(self)weakSelf = self
//和__strong __typeof(weakSelf)strongSelf = weakSelf的宏定义
#ifndef weakify#if DEBUG#if __has_feature(objc_arc)#define weakify(object) autoreleasepool{} __weak __typeof__(object) weak##_##object = object;#else#define weakify(object) autoreleasepool{} __block __typeof__(object) block##_##object = object;#endif#else#if __has_feature(objc_arc)#define weakify(object) try{} @finally{} {} __weak __typeof__(object) weak##_##object = object;#else#define weakify(object) try{} @finally{} {} __block __typeof__(object) block##_##object = object;#endif#endif#endif#ifndef strongify#if DEBUG#if __has_feature(objc_arc)#define strongify(object) autoreleasepool{} __typeof__(object) object = weak##_##object;#else#define strongify(object) autoreleasepool{} __typeof__(object) object = block##_##object;#endif#else#if __has_feature(objc_arc)#define strongify(object) try{} @finally{} __typeof__(object) object = weak##_##object;#else#define strongify(object) try{} @finally{} __typeof__(object) object = block##_##object;#endif#endif#endif
//使用方法@weakify(self);AFNetworkReachabilityStatusBlock callback = ^(AFNetworkReachabilityStatus status) {@strongify(self)if(!self)return;self.networkReachabilityStatus = status;if (self.networkReachabilityStatusBlock) {self.networkReachabilityStatusBlock(status);}};
我们上面说过我们用的Block主要有以下三种类型:
这三种block各自的存储域如下图:

Block不访问外界变量(包括栈中和堆中的变量)
Block 既不在栈又不在堆中,在代码段中,ARC和MRC下都是如此。此时为全局块。
Block访问外界变量
MRC 环境下:访问外界变量的 Block 默认存储栈中。
ARC 环境下:访问外界变量的 Block 默认存储在堆中(实际是放在栈区,然后ARC情况下自动又拷贝到堆区),自动释放。
void (^globalBlock)() = ^{};int main(int argc, const char * argv[]) {@autoreleasepool {void (^stackBlock)() = ^{};NSLog(@"%@,%@",globalBlock,stackBlock);}return 0;}
struct __globalBlock_block_impl_0 {struct __block_impl impl;struct __globalBlock_block_desc_0* Desc;__globalBlock_block_impl_0(void *fp, struct __globalBlock_block_desc_0 *desc, int flags=0) {impl.isa = &_NSConcreteGlobalBlock;impl.Flags = flags;impl.FuncPtr = fp;Desc = desc;}};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;}};
//输出<__NSGlobalBlock__: 0x10a4d41a0>,<__NSGlobalBlock__: 0x10a4d41c0>
创建的时候stackBlock,但我们马上输出能看到它是全局区的block。
int main(int argc, const char * argv[]) {@autoreleasepool {int a = 1;void (^stackBlock)() = ^{NSLog(@"%d",a);};NSLog(@"%@",stackBlock);}return 0;}
//创建时是栈区blockstruct __main_block_impl_0 {struct __block_impl impl;struct __main_block_desc_0* Desc;int a;__main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int _a, int flags=0) : a(_a) {impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;impl.Flags = flags;impl.FuncPtr = fp;Desc = desc;}};
//输出时是堆区block<__NSMallocBlock__: 0x600003a82f70>
创建的时候为StackBlock,然后内部引用了非全局的或静态变量,则copy了一份到堆区MallocBlock。
int main(int argc, const char * argv[]) {@autoreleasepool {static int a = 1;void (^stackBlock)() = ^{NSLog(@"%d",a);};NSLog(@"%@",stackBlock);}return 0;}
//创建时为栈区struct __main_block_impl_0 {struct __block_impl impl;struct __main_block_desc_0* Desc;int *a;__main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int *_a, int flags=0) : a(_a) {impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;impl.Flags = flags;impl.FuncPtr = fp;Desc = desc;}};
//输出为全局区<__NSGlobalBlock__: 0x109fa51c0>
为什么会发生循环引用呢?
因为对象obj在Block被copy到堆上的时候自动retain了一次。因为Block不知道obj什么时候被释放,为了不在Block使用obj前被释放,Block retain了obj一次,在Block被释放的时候,obj被release一次。
retain cycle问题的根源在于Block和obj可能会互相强引用,互相retain对方,这样就导致了retain cycle,最后这个Block和obj就变成了孤岛,谁也释放不了谁。
使用系统的某些block api(如UIView的block版本写动画时),是否也考虑引用循环问题?
答案来自招聘一个靠谱的iOS第39题,个人测试了一下,感觉是有错误的,我下面代码已注释错误的地方。
系统的某些block api中,UIView的block版本写动画时不需要考虑,但也有一些api 需要考虑:
所谓“引用循环”是指双向的强引用,所以那些“单向的强引用”(block 强引用 self )没有问题,比如这些:
[UIView animateWithDuration:duration animations:^{ [self.superview layoutIfNeeded]; }];
[[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{ self.someProperty = xyz; }];
//会发生循环引用[[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserverForName:@"someNotification"object:nilqueue:[NSOperationQueue mainQueue]usingBlock:^(NSNotification * notification) {self.someProperty = xyz;}];
但如果你使用一些参数中可能含有 ivar 的系统 api ,如 GCD 、NSNotificationCenter就要小心一点:比如GCD 内部如果引用了 self,而且 GCD 的其他参数是 ivar,则要考虑到循环引用,比如以下这些:
//不会发生循环引用dispatch_group_async(_operationsGroup, _operationsQueue, ^{[self doSomething];[self doSomethingElse];} );//不会发生循环引用__weak __typeof__(self) weakSelf = self;dispatch_group_async(_operationsGroup, _operationsQueue, ^{__typeof__(self) strongSelf = weakSelf;[strongSelf doSomething];[strongSelf doSomethingElse];} );
//会发生循环引用[[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserverForName:@"someNotification"object:nilqueue:[NSOperationQueue mainQueue]usingBlock:^(NSNotification * notification) {self.someProperty = xyz;}];//会发生循环引用_observer = [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserverForName:@"someNotification"object:nilqueue:[NSOperationQueue mainQueue]usingBlock:^(NSNotification * notification) {self.someProperty = xyz;}];//不会发生循环引用__weak __typeof__(self) weakSelf = self;[[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserverForName:@"someNotification"object:nilqueue:nilusingBlock:^(NSNotification *note) {__typeof__(self) strongSelf = weakSelf;strongSelf.someProperty = xyz;}];//不会发生循环引用__weak __typeof__(self) weakSelf = self;_observer = [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserverForName:@"someNotification"object:nilqueue:nilusingBlock:^(NSNotification *note) {__typeof__(self) strongSelf = weakSelf;strongSelf.someProperty = xyz;}];
http://www.cnblogs.com/zhangyang17/p/4667621.html
https://ioscaff.com/articles/221
Block的本质
iOS Block 详解