block到底是什么

我們使用clang的rewrite-objc命令來獲取轉(zhuǎn)碼后的代碼。

1、block的底層實(shí)現(xiàn)

我們來看看最簡(jiǎn)單的一個(gè)block：

這個(gè)block僅僅打印棧變量i和j的值，其被clang轉(zhuǎn)碼為：

首先是一個(gè)結(jié)構(gòu)體__main_block_impl_0（從圖二中的***一行可以看到，block是一個(gè)指向__main_block_impl_0的指針，初始化后被類型強(qiáng)轉(zhuǎn)為函數(shù)指針），其中包含的__block_impl是一個(gè)公共實(shí)現(xiàn)（學(xué)過c語言的同學(xué)都知道，__main_block_impl_0的這種寫法表示其可以被類型強(qiáng)轉(zhuǎn)為__block_impl類型）：

struct __block_impl { 
  void *isa; 
  int Flags; 
  int Reserved; 
  void *FuncPtr; 
}; 

isa指針說明block可以成為一個(gè)objc對(duì)象。

__main_block_impl_0的意思是main函數(shù)中的第0個(gè)block的implementation，這就是這個(gè)block的主體了。

這個(gè)結(jié)構(gòu)體的構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)：

block實(shí)際執(zhí)行代碼所在的函數(shù)的指針，當(dāng)block真正被執(zhí)行時(shí)，實(shí)際上是調(diào)用了這個(gè)函數(shù)，其命名也是類似的方式。

block的描述結(jié)構(gòu)體，注意這個(gè)結(jié)構(gòu)體聲明結(jié)束時(shí)就創(chuàng)建了一個(gè)唯一的desc，這個(gè)desc包含了block的大小，以及復(fù)制和析構(gòu)block時(shí)需要額外調(diào)用的函數(shù)。

接下來是block所引用到的變量們

***是一個(gè)標(biāo)記值，內(nèi)部實(shí)現(xiàn)需要用到的。（我用計(jì)算器看了一下，570425344這個(gè)值等于1<<29，即BLOCK_HAS_DESCRIPTOR這個(gè)枚舉值）

所以，我們可以看到：

為什么上一篇我們說j已經(jīng)不是原來的j了，因?yàn)閖是作為參數(shù)傳入了block的構(gòu)造函數(shù)，進(jìn)行了值復(fù)制。

帶有__block標(biāo)記的變量會(huì)被取地址來傳入構(gòu)造函數(shù)，為修改其值奠定了基礎(chǔ)

接下來是block執(zhí)行函數(shù)__main_block_func_0:

其唯一的參數(shù)是__main_block_impl_0的指針，我們看到printf語句的數(shù)據(jù)來源都取自__cself這個(gè)指針，比較有意思的是i的取值方式（帶有__block標(biāo)記的變量i被轉(zhuǎn)碼為一個(gè)結(jié)構(gòu)體），先取__forward指針，再取i，這為將i復(fù)制到堆中奠定了基礎(chǔ)。

再下來是預(yù)定義好的兩個(gè)復(fù)制/釋放輔助函數(shù)，其作用后面會(huì)講到。 

***是block的描述信息結(jié)構(gòu)體 __main_block_desc_0，其包含block的內(nèi)存占用長度，已經(jīng)復(fù)制/釋放輔助函數(shù)的指針，其聲明結(jié)束時(shí)，就創(chuàng)建了一個(gè)名為__main_block_desc_0_DATA的結(jié)構(gòu)體，我們看它構(gòu)造時(shí)傳入的值，這個(gè)DATA結(jié)構(gòu)體的作用就一目了然了：

長度用sizeof計(jì)算，輔助函數(shù)的指針分別為上面預(yù)定義的兩個(gè)輔助函數(shù)。

注意，如果這個(gè)block沒有使用到需要在block復(fù)制時(shí)進(jìn)行copy/retian的變量，那么desc中不會(huì)有輔助函數(shù)

至此，一個(gè)block所有的部件我們都看齊全了，一個(gè)主體，一個(gè)真正的執(zhí)行代碼函數(shù)，一個(gè)描述信息(可能包含兩個(gè)輔助函數(shù))。

2、構(gòu)造一個(gè)block

我們進(jìn)入main函數(shù)：

圖一中的第三行（block的聲明），在圖二中，轉(zhuǎn)化為一個(gè)函數(shù)指針的聲明，并且都沒有被賦予初始值。

而圖一中的***一行（創(chuàng)建一個(gè)block），在圖二中，成為了對(duì)__main_block_impl_0的構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用，傳入的參數(shù)的意義上面我們已經(jīng)講過了。

所以構(gòu)造一個(gè)block就是創(chuàng)建了__main_block_impl_0 這個(gè)c++類的實(shí)例。

3、調(diào)用一個(gè)block

調(diào)用一個(gè)block的寫法很簡(jiǎn)單，與調(diào)用c語言函數(shù)的語法一樣：

blk(); 

其轉(zhuǎn)碼后的語句：

((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)blk)->FuncPtr)((__block_impl *)blk); 

將blk這個(gè)函數(shù)指針類型強(qiáng)轉(zhuǎn)為__block_impl類型，然后取其執(zhí)行函數(shù)指針，然后將此指針類型強(qiáng)轉(zhuǎn)為返回void*并接收一個(gè)__block_impl*的函數(shù)指針，***調(diào)用這個(gè)函數(shù)，傳入強(qiáng)轉(zhuǎn)為__block_impl*類型的blk，

即調(diào)用了前述的函數(shù)__main_block_func_0

4、objective-c類成員函數(shù)中的block

源碼如下：

- (void)of1 
{ 
    OBJ1* oj = self; 
    void (^oblk)(void) = ^{ printf("%d\n", oj.oi);}; 
    Block_copy(oblk); 
} 

這里我故意將self賦值給oj這個(gè)變量，是為了驗(yàn)證前一章提出的一個(gè)結(jié)論：無法通過簡(jiǎn)單的間接引用self來防止retain循環(huán)，要避免循環(huán)，我們需要__block標(biāo)記（多謝樓下網(wǎng)友的提醒）

轉(zhuǎn)碼如下：

struct __OBJ1__of1_block_impl_0 { 
  struct __block_impl impl; 
  struct __OBJ1__of1_block_desc_0* Desc; 
  OBJ1 *oj; 
  __OBJ1__of1_block_impl_0(void *fp, struct __OBJ1__of1_block_desc_0 *desc, OBJ1 *_oj, int flags=0) : oj(_oj) { 
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock; 
    impl.Flags = flags; 
    impl.FuncPtr = fp; 
    Desc = desc; 
  } 
}; 
static void __OBJ1__of1_block_func_0(struct __OBJ1__of1_block_impl_0 *__cself) { 
  OBJ1 *oj = __cself->oj; // bound by copy 
 printf("%d\n", ((int (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)oj, sel_registerName("oi")));} 

objc方法中的block與c中的block并無太多差別，只是一些標(biāo)記值可能不同，為了標(biāo)記其是objc方法中的blcok。

注意其構(gòu)造函數(shù)的參數(shù):OBJ1 *_oj

這個(gè)_oj在block復(fù)制到heap時(shí)，會(huì)被retain，而_oj與self根本就是相等的，所以，最終retain的就是self，所以如果當(dāng)前實(shí)例持有了這個(gè)block，retain循環(huán)就形成了。

而一旦為其增加了__block標(biāo)記：

- (void)of1 
{ 
    __block OBJ1 *bSelf = self; 
    ^{ printf("%d", bSelf.oi); }; 
}其轉(zhuǎn)碼則變?yōu)椋?nbsp;
 
//增加了如下行 
struct __Block_byref_bSelf_0 { 
  void *__isa; 
__Block_byref_bSelf_0 *__forwarding; 
 int __flags; 
 int __size; 
 void (*__Block_byref_id_object_copy)(void*, void*); 
 void (*__Block_byref_id_object_dispose)(void*); 
 OBJ1 *bSelf; 
}; 
static void __Block_byref_id_object_copy_131(void *dst, void *src) { 
 _Block_object_assign((char*)dst + 40, *(void * *) ((char*)src + 40), 131); 
} 
static void __Block_byref_id_object_dispose_131(void *src) { 
 _Block_object_dispose(*(void * *) ((char*)src + 40), 131); 
} 
 
//聲明處變?yōu)?/span> 
    __block __Block_byref_bSelf_0 bSelf = {(void*)0,(__Block_byref_bSelf_0 *)&bSelf, 33554432, sizeof(__Block_byref_bSelf_0), __Block_byref_id_object_copy_131, __Block_byref_id_object_dispose_131, self}; 

clang為我們的bSelf結(jié)構(gòu)體創(chuàng)建了自己的copy/dispose輔助函數(shù)，33554432（即1<<25 BLOCK_HAS_COPY_DISPOSE）這個(gè)值告訴系統(tǒng)，我們的bSelf結(jié)構(gòu)體具有copy/dispose輔助函數(shù)。

而131這個(gè)參數(shù)（二進(jìn)制1000 0011，即BLOCK_FIELD_IS_OBJECT (3) |BLOCK_BYREF_CALLER（128））

中的BLOCK_BYREF_CALLER在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)中告訴系統(tǒng)不要進(jìn)行retain或者copy，

也就是說，在 __block bSelf 被復(fù)制至heap上時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)現(xiàn)有輔助函數(shù)，而輔助函數(shù)調(diào)用后，并不retain或者copy 其結(jié)構(gòu)體內(nèi)的bSelf。

這樣就避免了循環(huán)retain。

小結(jié)：

當(dāng)我們創(chuàng)建一個(gè)block，并調(diào)用之，編譯器為我們做的事情如下：

1.創(chuàng)建block所有的部件代碼：一個(gè)主體，一個(gè)真正的執(zhí)行代碼函數(shù)，一個(gè)描述信息（可能包含兩個(gè)輔助函數(shù)）。

2.將我們的創(chuàng)建代碼轉(zhuǎn)碼為block_impl的構(gòu)造語句。

3.將我們的執(zhí)行語句轉(zhuǎn)碼為對(duì)block的執(zhí)行函數(shù)的調(diào)用。

下一篇我們將剖析runtime.c的源碼，并理解block的堆棧轉(zhuǎn)換。