【迁移】Blcok的那些事

coding 的演示功能不让用,原来搭建的博客访问不了了。索性将全部博客迁移到,这篇是旧文章,欢迎大家以后来看我的博客

2015年3月2日,新年的第二篇博客。

这篇博客适合对block有一定的了解的人阅读,如果你对还不知道什么是block,那也许这篇文章更适合你。

block实现

假设你对Block已经有了一定了解。首先对于block,我们看看他到底是怎么实现的。

int main() {
    __block id obj = [NSObject new];
    void (^blk)(void) = ^{
        NSLog(@"%@",obj);
    };
    return 1;
}

对于这样一个block,我们使用clang工具将a.m(代码的文件)编译为C语言

clang -rewrite-objc a.m

找到a.cpp文件,里面的代码有很多。首先我们来看block的定义

/** block 对象(结构体) */
struct __main_block_impl_0 {
    void *isa;  //Class指针,指向block的Class
    int Flags;  //用于保存block引用计数,是堆上还是栈上或者全局区,是否有拷贝函数等信息
    int Reserved;   //保留变量
    void *FuncPtr;  //函数指针,指向block的实现
    struct __main_block_desc_0* Desc;   //block的附加信息
    __Block_byref_obj_0 *obj;   //捕获的变量
};
  1. isa指针,如果对Objective-C对象熟悉的朋友应该知道,isa是Objective-C对象的标志,它指向对应的类Class,所以Block其实是一个对象
  2. flag标志,使用位存储一些信息,包括block的引用计数,所处位置(堆上,栈上或者数据区)等
  3. Reserved,保留变量,留给以后升级使用
  4. FuncPtr,函数指针,指向具体的block实现的函数调用地址。
  5. Desc,block的附加信息
  6. obj,block中捕获的对象

这个里面有两个地方不是太清楚,__main_block_desc_0__Block_byref_obj_0,下面我们来看看

/** block的附加信息 */
static struct __main_block_desc_0 {
    size_t reserved;    //保留变量
    size_t Block_size;  //block 的大小
    
    // copy和dispose函数。用于将block中捕获的对象copy到堆上和释放。
    void (*copy)(struct __main_block_impl_0*, struct __main_block_impl_0*);
    void (*dispose)(struct __main_block_impl_0*);
}

我们可以看到__main_block_desc_0是一个结构体,用于保存block的附加信息

  1. reserved,保留变量,留给以后升级使用
  2. Block_size,block的大小,当block需要从栈上复制到堆上时,使用这个大小来开辟内存
  3. copy和dispose函数,用于对block中捕获的对象保存和释放,当block copy时,会调用这里的copy函数,将捕获的对象复制到堆上。若没有捕获对象,将不存在这两个函数

我们再来看看__Block_byref_obj_0是个什么东东?

struct __Block_byref_obj_0 {
    void *__isa;  //Class指针
    __Block_byref_obj_0 *__forwarding;  //保证block复制到堆上时,原来栈上block也能访问到堆上的block
    int __flags;   //使用位存储一些信息,包括捕获的对象在栈上还是堆上
    int __size;    //结构体大小
    //内存管理用,copy和dispose
    void (*__Block_byref_id_object_copy)(void*, void*);
    void (*__Block_byref_id_object_dispose)(void*);
    id obj; //捕获的对象
};

当我们对一个变量使用__block参数时,编译器会自动将变量转换成__Block_byref_obj_0对象。下面我们来看看__Block_byref_obj_0对象的具体细节

  1. __isa指针,指向对象的Class地址,不过这里会指向NULL(0)
  2. __forwarding指针,用于block从栈上复制到堆上时,使用的是同一个block
  3. __flags,使用位存储一些信息,包括捕获的对象在栈上还是堆上等信息
  4. __size,结构体的大小
  5. copy和dispose, 用于对捕获的对象进行保存和释放,若捕获的非对象,这里不存在这两个函数

对于__forwarding指针说的不是太清楚,下面我来单独说说。

当block生成时,__forwarding指向自身

【迁移】Blcok的那些事_第1张图片
block_forwarding1.png

当block从栈上copy到堆上时,栈上的__Block_byref_obj_0的__forwarding指向堆上的__Block_byref_obj_0。堆上的__Block_byref_obj_0的__forwarding指向自身

【迁移】Blcok的那些事_第2张图片
block_forwarding2.png

当block从栈上copy到堆上后,可能栈上的block和堆上的block同时都在使用(某些地方只能拿到栈上的block),如果直接使用 __Block_byref_obj_0本身,将会导致数据不同步的问题,所以代码所有地方都不直接使用 __Block_byref_obj_0,而是使用 __Block_byref_obj_0的__forwarding指针。

另外对于Block的捕获关系希望大家弄清楚:

  1. block(__main_block_impl_0)捕获__block(__Block_byref_obj_0)obj
  2. __block(__Block_byref_obj_0)捕获对象id obj

block的一些问题

1.block有几种类型

block主要分为三种Block:

  1. 全局block(NSConcreteGlobalBlock):当block没有捕获变量,或者捕获的只有全局变量,block为NSConcreteGlobalBlock
  2. 栈上block(NSConcreteStackBlock):block捕获了非全局变量,并且未copy之前,block为NSConcreteStackBlock
  3. 堆上block(NSConcreteMallocBlock):block copy后,从堆上复制到栈上 从栈上复制到堆上,为NSConcreteMallocBlock

2.block copy做了什么?

根据block不同类型,copy分为三种情况:

  1. 全局block:不做任何处理,返回自己
  2. 堆上block:retainCount+1并返回
  3. 栈上block:①将block对象copy到堆上.②改变flag和isa指针.③调用__main_block_desc_0中的copy函数

3.block的循环引用怎么避免

  1. ARC条件下,使用__weak避免循环引用
  2. 非ARC条件下,使用__block避免循环引用

4.非ARC下,__block为什么能避免循环引用

首先我们来看循环应用的原因。一般情况下,self持有block,block又持有self,照成循环引用。iOS中的持有是指引用计数+1.

  1. 由于block是self的属性,block生成时,必然会引用计数+1,所以self持有block。
  2. 由于block要使用必须要copy到堆上,否则栈上block夸区域使用会崩溃。block对象中捕获了self作为属性,当block copy到堆上时,调用block调用__main_block_desc_0中的copy函数,函数中会对self进行retain,使self引用计数+1.所以block持有self

当使用__block属性时,block捕获__Block_byref_obj_0对象,__Block_byref_obj_0对象捕获self。block copy时,使得__Block_byref_obj_0对象的retainCount+1,block持有__Block_byref_obj_0对象,然后self的引用计数不会增加,__Block_byref_obj_0对象不会持有self。所以block不持有self,打破循环引用

5.ARC下,__block为什么不能避免循环引用

__block id blockSelf = self;   //① 这里是block持有self的关键
self.blk = ^{                   //② ARC不会释放blockSelf
    NSLog(@"%@",blockSelf);
};

我们看上面的代码,在ARC下,由于blockSelf默认为__strong类型,所以①位置处retainCount+1,blockSelf持有self。而block中捕获了blockSelf,只要block存在,系统就不会释放blockSelf。间接导致block持有self。
非ARC下由于①处不会使retainCount+1,所以能避免block持有self。

6.ARC下,__weak为什么能避免循环引用

ARC下,block copy,调用__main_block_desc_0中的copy函数时,对__weak对象会做单独处理,不做retain操作,所以block不持有self

参考

唐巧大神的博客

Objective-C高级编程


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