iOS底层探索之Block——Block的本质

Posted 2021-09-14 卡卡西Sensei

Block的本质是什么吗？__Block底层又做了什么呢？

在之前的篇博客中，已经介绍了block的类型，也对产生block的循环引用的问题给出了几种解决方法，那么本篇博客将对block的底层原理进行分析。

iOS底层探索之Block(一)——初识Block(你知道几种Block呢？)

iOS底层探索之Block(二)——如何解决Block循环引用问题？

1. 通过block底层结构看本质

在分析block的原理之前，我们得看看block的底层结构是什么样的，还是老规矩 clang一下如下代码：

int main(int argc, const char * argv[]) {
	@autoreleasepool {

		int age = 8;
		void(^block)(void)= ^{
			printf("age:%d",age);
		};
		block();

	}
	return 0;
}

使用clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp命令之后，可以很清楚的看到底层的代码结构，如下：

从图中看出是有类型的强转，那么我们去掉类型的强转，还原成最简单的结构去看看，如下：

去掉类型的强转，可以看出来block是一个__main_block_impl_0函数的调用，里面有三个参数，分是__main_block_func_0、 &__main_block_desc_0_DATA、age。

从cpp文件里面，可以很明显的看出block是一个定义为__main_block_impl_0的结构体，该结构体继承自__block_impl

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

• 在结构体中提供了一个构造函数__main_block_impl_0，这个构造函数对block结构体中相关属性进行设置。
• 构造函数__main_block_impl_0的第一个参数为__main_block_func_0方法实现地址，在声明定义block时，将block的任务函数封装到FuncPtr属性中。
• 我们调用自己的block的时候，实际上调用的是block->FuncPtr，并将block结构体作为参数传入到方法实现中。

void(*block)(void)= __main_block_impl_0(__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, age));
 block->FuncPtr(block);

2. block捕获外部变量

我都知道block是具有捕获外部变量的能力的，从我们的结构体中可以看到，我们在外部的 int age，在 block的结构体中也有一个一模一样的age，这是为什么呢？

• 当捕获外部变量时block结构体中会多一个成员变量age，并且构造函数也会多一个参数age，在构造函数__main_block_impl_0中外部传入的_age，赋值给成员 age，语法是age(_age)，这是 c++的语法。
  

• 如果没有__block修饰，则通过值拷贝的方式，对其成员变量age进行赋值，在执行block任务时，从结构体中获取对应的成员变量__cself->age，进行处理。

捕获变量，在编译阶段就自动生成了相应的属性变量，来存储外界捕获的值，属于值拷贝。

这里是不能对age进行赋值变更的，因为是值拷贝，在内部和外部会有相同的变量值，编译不过会报错！

3. __block 修改外部变量

block内部需要对外界的变量进行赋值，必须使用__block修饰:

默认情况下，在block中访问的外部变量是写操作不对原变量生效的，但是你可以加上 __block是可以让其写操作生效的，这又是为什么呢？我先去看看加上__block之后的底层结构是怎么样的，如下所示：

• 当外部变量使用__block修饰时，会封装成一个结构__Block_byref_age_0。

• 在block结构体中，多出一个属性age，属性age的类型为__Block_byref_age_0。

• age的地址会赋值到__Block_byref_age_0结构体的__forwarding属性中去，就是指向同一片内存空间，以达到修改外部变量值的作用。

• 函数式保存，如果 block 不调用，函数是不会执行的，也就不会改变外部的变量的值了。

block 定义出来，这里通过 fp的函数来保存对外部变量的操作，我们手动调用block其实就是调用这个函数，也就是图中的FuncPtr，我们不就行调用block，block是不会去调用这个功能逻辑代码的。FuncPtr的调用，传入的参数是block自身，在文章前面也介绍了 block的结构体是继承自__block_impl，如下：

__block修饰符修饰的变量在编译时是一个栈 block，捕获到了之后，要对其进行变更操作，运行时就会拷贝到堆区。

从打印结果可以得出是属于地址拷贝，在使用该变量时，实际使用的是指针的方式访问，因此在block中改变该变量的值是可以的，因为修改是同一片地址上的值。

还记得之前博客中的举例为什么第二个打印的 2吗？

在外部被创建好以后引用计数为1，因为objc没有使用__block进行修饰这时是通过值拷贝的方式进行处理+1，block捕获了外部变量，最后在运行时会从栈区拷贝到堆区，这样objc的引用计数会再次加1，所以最后objc的引用计数为3。

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