iOS:Block __block修饰符

__block修饰符

上一篇文章中说过,auto类型的局部变量,可以被block捕获,但是不能修改值。

__block可以解决block内部无法修改外部auto变量的问题。

__block int age = 10;
void (^myblock)(void) =  ^{
  NSLog(@"%d",age);
};
age  = 20;
myblock();

用法就是这么简单,这样我们修改age为20的时候,打印也是20。

我们看看编译后的代码。

struct __Block_byref_age_0 {
  void *__isa;
__Block_byref_age_0 *__forwarding;
 int __flags;
 int __size;
 int age;
};

//Block
struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  __Block_byref_age_0 *age; // by ref
  __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, __Block_byref_age_0 *_age, int flags=0) : age(_age->__forwarding) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};

在block内部多了一个指向__Block_byref_age_0类型结构体的age指针。上面我也帖上了这个__Block_byref_age_0结构体的结构。我们发现int类型的age在这个结构体内部了。

那也就是说,__block修饰的变量,编译器会把它包装成一个对象,然后我们的这个成员变量放到了这个对象的内部。

我们观察一下这个__Block_byref_age_0内部,这些变量可能有疑惑的也就是这个__forwarding。他是一个指向这个结构体自身的指针。而且我们还可以看出来在打印age的时候,是也是通过__forwarding调用的age(age->__forwarding->ag),具体为什么要多加这个字段,我们后面再说。

static struct __main_block_desc_0 {
  size_t reserved;
  size_t Block_size;
  void (*copy)(struct __main_block_impl_0*, struct __main_block_impl_0*);
  void (*dispose)(struct __main_block_impl_0*);
}

__main_block_desc_0这个结构体中也多了两个指针,这是与内存管理有关的函数。

底层分析差不多了,那我们还没说到为什么__block修饰的属性,在block内部可以修改,我们看下面的代码

 __attribute__((__blocks__(byref))) __Block_byref_age_0 age = {(void*)0,(__Block_byref_age_0 *)&age, 0, sizeof(__Block_byref_age_0), 10};

void (*myblock)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, (__Block_byref_age_0 *)&age, 570425344));

(age.__forwarding->age) = 20;

我们创建了__Block_byref_age_0类型的age对象,同时把外部age的值也就是10,传递了进去。然后初始化了block。

关键是下面的修改age的值的时候,直接就是修改的age对象里面的age属性了,然后打印的时候,也是打印的他。

这个地方其实还是挺抽象的了,也不是很好理解。

怎么前面定义的age变量跟后面修改的就不是一个了?

__block int age = 10;
NSLog(@"%p",&age);
void (^myblock)(void) =  ^{
  NSLog(@"%d",age);
};
NSLog(@"%p",&age);
age  = 20;
myblock();

这是最简单的方法,打印出两个age的地址,就是不一样的。那我们怎么去判断就是__Block_byref_age_0里面的age呢,大家可以参考下面的做法。

struct __Block_byref_age_0 {
    void *__isa;
    struct __Block_byref_age_0 *__forwarding;
    int __flags;
    int __size;
    int age;
};

struct __main_block_desc_0 {
    size_t reserved;
    size_t Block_size;
    void (*copy)(void);
    void (*dispose)(void);
};

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

struct __main_block_impl_0 {
    struct __block_impl impl;// 8+4+4+8
    struct __main_block_desc_0* Desc;//8
    struct __Block_byref_age_0 *age;// 8+8+4+4
};

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        
        __block int age = 10;
        
        void (^block)(void) = ^{
            age = 20;
            NSLog(@"age is %d", age);
        };
        
        struct __main_block_impl_0 *blockImpl = (__bridge struct __main_block_impl_0 *)block;
        
        NSLog(@"%p", &age);
    }
    return 0;
}

上面的操作就是我们把底层的一些结构拿出来,然后把我们的block类型桥接成__main_block_impl_0类型。然后我们通过debug可以拿到这个blockImpl的地址,然后通过内存中的地址偏移计算出来内部__Block_byref_age_0中的age地址,看看和打印出来的age地址是否一致。

我们拿到blockImpl的地址是0x1005002d0(我测试时候的值,每次都不同)。

__main_block_impl_0内部第一个属性是一个__block_impl结构体,然后__block_impl内部两个指针(一个指针8字节)两个int(一个int4字节),共占24字节。
第二个参数是一个指针,8字节。
age在第三个参数指向的结构体中,也就是说__Block_byref_age_0类型的age内存地址是0x1005002d0偏移32,也就是0x100500300。然后__Block_byref_age_0内部的age变量前面,有两个指针两个int,24字节,0x100500300再偏移24,也就是0x100500318。跟我们NSLog(@"%p", &age);打印的一致。

所以可以得出,我们修改的这个age,其实就是底层age对象内部的age变量。

上面我们留下了一个__forwarding指针的疑问,我们先不着急解决,先说说block类型。

block的类型

block有isa指针,开始我想通过写了几个类型的block,用clang编译看cpp代码,但发现一直是这个样子impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;。所以我就用最直接的打印[obj class]的方法。

注意,因为在ARC的环境下,编译器给我们做了很多内存相关的工作,所以我在研究block类型的过程中切换到了MRC环境。

我用过的例子就不写了,下面是一个小总结。

一共有三种Block

__NSGlobalBlock__ 内存位于数据区
__NSStackBlock__ 栈区
__NSMallocBlock__ 堆区

具体什么样的block对应哪一种类型?

__NSGlobalBlock__:没有访问auto变量
__NSStackBlock__:访问了auto变量
__NSMallocBlock____NSStackBlock__调用copy

提示
我们在声明一个block属性的时候,习惯用copy关键字,是为了把栈区的block拷贝到堆区,让我们来管理他的生命周期。

ARC环境下会根据情况自动将栈上的block拷贝到堆上。ARC环境下也用copy是为了和MRC环境统一,也可以用strong。

__block修饰对象类型

当__block变量在栈上时,不会对指向的变量产生强引用。

当__block变量copy到堆上时,会根据这个变量的修饰符是__strong,__weak,__unsafe_unretained做出相应的操作形成强引用(retain)或者弱引用。(ARC会retain,MRC不会)。

__forwarding指针

最后说一下上面的__forwarding指针问题。

这个图可以很好地诠释这个问题了。

我们的block在内存中可能位于栈上,可能在堆上。

使用了这个指针之后,让我们在block位于不同内存位置的情况下,访问到相应准确位置的变量。

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