iOS底层探索之Block——Block源码分析(__block 底层都做了什么？)

Posted 2021-09-16 卡卡西Sensei

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在上一篇博客中，通过对block追根溯源，汇编跟踪调式，源码分析，对底层结构和 block的属性方法都有一定的认识， 那么本篇博客将继续对block的底层进行分析。

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？

iOS底层探索之Block(三)——Block的本质

iOS底层探索之Block(四)——Block的探索和源码分析

1. block底层探索

block的结构和签名都分析完了，但是block最难的点还是怎么捕获到变量等。

cpp查看底层结构

再去瞄一眼底层结构，如下代码：

@interface ViewController ()
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

	NSObject *objc = [NSObject alloc];
    void (^jp_block)(void) = ^{
        NSLog(@"zjpreno: %@ ",objc);
    };
    jp_block(); 
}

@end

通过 xcrun -sdk iphonesimulator clang -S -rewrite-objc -fobjc-arc -fobjc-runtime=ios-14.2 ViewController.m 命令生成.cpp文件

通过生成的.cpp文件可以看到

• __ViewController__viewDidLoad_block_copy_0是对应Block_descriptor_2里面的 copy
• __ViewController__viewDidLoad_block_dispose_0是对应Block_descriptor_2里面的 dispose
• 在__ViewController__viewDidLoad_block_copy_0方法里面怎么还多了_Block_object_assign这个玩意， __ViewController__viewDidLoad_block_dispose_0里面多了_Block_object_dispose，让人百思不得其解，先别急请继续往下看👇。

底层结构分析

这个 cpp的结构体即对应源码中的Block_descriptor信息。

• reserved和size对应Block_descriptor_1的两个属性。
• void (*copy)和void (*dispose)对应Block_descriptor_2的两个方法。
• 在copy方法的实现中，会调用_Block_object_assign，此过程即为外部变量的捕获的方法。
• 在dispose方法的实现中，会调用_Block_object_dispose，此过程为释放方法。

2. block源码分析

在源码中搜索_Block_object_assign，找到如下注释信息：

当 Block 被复制到堆时，一个Block 可以引用四种不同的需要帮助的东西。

1. 基于C++堆栈的对象
2. 对 Objective-C 对象的引用
3. 其他块
4. __block 变量

在这些情况下，辅助函数由编译器合成，用于 Block_copy和Block_release，称为复制和处置辅助函数。 复制助手为基于 C++堆栈的对象发出对C++ const 复制构造函数的调用，并为其余调用运行时支持函数_Block_object_assign。 dispose helper调用 C++析构函数用于情况 1，调用 _Block_object_dispose用于其余情况。

• 编译器在生成复制/处置助手时使用的运行时支持函数
• _Block_object_assign()和_Block_object_dispose() 参数的值

_Block_object_assign 和 _Block_object_dispose 的 flags 参数设置为:

• BLOCK_FIELD_IS_OBJECT (3)，对于Objective-C Object的情况
• BLOCK_FIELD_IS_BLOCK (7)，对于另一个 block 的情况
• BLOCK_FIELD_IS_BYREF (8)，对于__block变量的情况。

如果 __block 变量被标记为weak，则编译器也在 BLOCK_FIELD_IS_WEAK (16) 中

所以 Block copy/dispose helper 应该只生成 3、7、8 和 24 四个标志值。

上面是源码的注释，那么现在去验证一下：

从cpp我们也可以看到对于 OC 对象，是 BLOCK_FIELD_IS_OBJECT (3)，那么我们现在去加一下__block，看看会不会变成 BLOCK_FIELD_IS_BYREF (8)呢？

看到没有，加了__block之后就变成 BLOCK_FIELD_IS_BYREF (8)，还有谁，45 度仰望天花板，我这该死无处安放的魅力啊！

_Block_object_assign

• _Block_object_assign

• 如果持有变量是BLOCK_FIELD_IS_OBJECT类型，即没有__block修饰，dest指针指向objec，引用计数加1，原本的对象地址给了block里面的目标对象，这样就都指向同一个地址空间
• 如果是BLOCK_FIELD_IS_BLOCK类型，也就是block的类型，就是捕获到了 block则进行_Block_copy操作，把objec的内容复制一份到自己的里面，也就是拷贝到堆区
• 如果是BLOCK_FIELD_IS_BYREF，即有__block修饰，则会调用_Block_byref_copy

_Block_byref_copy

• _Block_byref_copy

• 将外部对象封装成结构体Block_byref *src

• 如果是有引用计数的正常对象，就对引用计数进行处理，调用malloc，生成一个Block_byref *copy，如果不是，则会调用memmove

• 设置forwarding，保证block内部和外部都指向同一个对象
  

Block_byref_2

• Block_byref_2
  
  这里就是对 block捕获的变量进行处理了，调用了byref_keep对其生命周期进行保存。Block_byref的设计思路和Block_layout中descriptor流程类似，通过byref->flag标识码判断对应的属性，以此来判断Block_byref_2是否存在，如下图所示：
  
  如果我们的block捕获了使用__block修饰了外部变量，在cpp文件中，Block_byref结构体中就会默认生成两个方法，即对应Block_byref_2的keep方法和destory方法，验证如下：
  

在cpp文件中这两个函数的实现如下：

• _Block_object_assign

 _Block_object_assign((char*)dst + 40, *(void * *) ((char*)src + 40), 131);

(char*)dst + 40)相当于 objec，指针平移

上面的 40 是怎么来的呢？如下：

__Block_byref_id_object_copy_131方法的调用会调用_Block_object_assign函数，对Block_byref结构体中的对象进行BLOCK_FIELD_IS_OBJECT流程处理。

_Block_object_dispose

对于_Block_object_dispose方法，也就是释放流程，也是类似的。

也是对block类型的判断，再调用_Block_release(object)走释放流程。

• flags parameter

3. 总结

block 的三层拷贝

• 如果是__Block修饰的变量，会对block进行copy操作，从栈区拷贝到堆区
• block捕获变量，对Block_byref结构体的拷贝
• Block_byref会对传入的 objec进行拷贝，到此完成 block 的三层拷贝

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