block的底层实现结构

http://blog.csdn.net/jasonblog/article/details/7756763

这篇文章写得不错,我梳理一下。。。

首先block用Apple文档的话来说,“A block is an anonymous inline collection of code, and sometimes also called a "closure".

一个block是一个匿名内联代码的集合,有时候也叫”closure“。

但这几句话写得比较笼统,block到底是什么呢?

block提供了一种新的方式进行回调,并且用block进行回调还可以直接访问局部变量,这是一般的函数做不到的。

这份文档中提到block的几种适用场合:任务完成时回调处理,消息监听回调处理,错误回调处理,枚举回调,视图动画、变换,排序。

那么实际上block到底在由底层表现为什么呢?

其实也是一个结构体(下图),所谓的__main_block_impl_0就是block的具体实现,这是最简单的block的实现,既不需要操作block外的变量。

block的底层实现结构_第1张图片

block结构体包含了__block_impl

block的底层实现结构_第2张图片

由此,一个block就是一个包含了一系列信息的结构体,包含函数指针,类对象的指针,描述信息等等。

那么稍微复杂一点的block呢?比如操作了block外的变量的block是什么样的呢?

block的底层实现结构_第3张图片

看到图中的i了吗,这就是block外部的变量,只不过这是不能修改只能访问。

那为什么不能修改只能访问呢?因为i传进来只是进行了值传递,所以block所包含的函数和main函数的作用域是不同的,你要是修改了,就无法保证内部和外部的数据一致性。我们当然可以把i从int换成某个指针变量来实现局部变量的修改。

不过block常常用作回调,所以假如block还没执行到,但是外部函数已经从栈弹出,那这样再用指针访问不仅没有意义,更有可能造成非法访问的错误。

所以在这儿不允许block做修改局部变量。

那么,到底怎样才能修改局部变量呢?

1.全局变量、静态全局变量是可以在block中直接进行修改的,就不存在上面说的可能产生的问题。

2.在局部变量前面加上__block 指示符。

第1个很好理解,第2个是什么意思呢?

下图是一个__block变量对应的结构体

由第一个成员__isa指针也可以知道__Block_byref_i_0也可以是NSObject。

第二个成员__forwarding指向一个__Block_byref_i_0结构,这个很重要。

最后一个成员是目标存储变量i。


block的底层实现结构_第4张图片

而此时block变成下面这样


block的底层实现结构_第5张图片

可以看到,i-__forwarding初始化是指向了自己,为什么要指向自己?指向自己是没有意义的,只能说有时候需要指向另一个__block结构。

对应的函数__main_block_func_0(block所指向的函数)如下:

亮点是__Block_byref_i_0指针类型变量i,通过其成员变量__forwarding指针来操作另一个成员变量。 为什么要这么做呢?待会儿再说。

先解答为什么可以修改局部变量的问题:

通过这样看起来有点复杂的改变,我们可以修改变量i的值。但是问题同样存在:__Block_byref_i_0类型变量i仍然处于栈上,当block被回调执行时,变量i所在的栈已经被展开,怎么办?

在这种关键时刻,__main_block_desc_0站出来了:

此时,__main_block_desc_0多了两个成员函数:copy和dispose,分别指向__main_block_copy_0__main_block_dispose_0

当block从栈上被copy到堆上时,会调用__main_block_copy_0将__block类型的成员变量i从栈上复制到堆上;而当block被释放时,相应地会调用__main_block_dispose_0来释放__block类型的成员变量i。


那么现在来解决为什么要通过__forwarding来操作局部变量。

因为变量一会在栈上,一会在堆上,那如果栈上和堆上同时对该变量进行操作,怎么办?

这时候,__forwarding的作用就体现出来了:当一个__block变量从栈上被复制到堆上时,栈上的那个__Block_byref_i_0结构体中的__forwarding指针也会指向堆上的结构。

所以实际上修改的都是堆上的__Block_byref_i_0结构体,main函数释放的时候,只是释放了栈上的东西。而所有的对局部变量的修改都早已经转移到堆上了。

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