iOS OC语言: Block底层实现原理

文／Liwjing（简书作者）
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先来简单介绍一下Block
Block是什么？苹果推荐的类型，效率高，在运行中保存代码。用来封装和保存代码，有点像函数，Block可以在任何时候执行。

Block和函数的相似性：（1）可以保存代码（2）有返回值（3）有形参（4）调用方式一样。

Block 底层实现

定义一个简单的block

我们再给a赋值为20，此时打印出来a 的值还是10

但当我们在第一次给a 赋值时，前面加上__block 的时候，则打印出来20。

那么为什么加上__block 后 就打印出20了呢，这个原理是什么呢？

其实可以用两个词来概括：传值 和传址。 可能这样说大家觉得有点扯，接下来 用C++ 代码进行编译。
打开终端做如下操作 在当前文件夹下会得到一个.cpp 文件。

此时打开当前的.cpp 文件(会有差不多10万行代码)，前面我们都忽略，只需要滚动到最后，此时你会发现block跟OC中的变化。

接下来我们一个个来看这个block，先来看等号左边的。

 void(*block)()

这是一个没有参数没有返回值的函数指针，既然是一个函数指针，那它就是一个变量，变量里面只能保存函数地址，然后它又在等号的左边是不是意味着右边返回的是一个函数地址(自己推断)。

再看等号右边：

((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, a));

• 参数(自我推断)：

  • ((void (*)()) 强转(自己理解其实没有实际含义，不影响自己本身的类型)
  • & 取址 后面都是函数的调用，如果不是也不会得到一个函数指针的。

  • __main_block_impl_0 这是一个函数名，这个函数有三个参数， com+F 搜索一下，又会发现这是一个结构体，结构体如下：

      struct __main_block_impl_0 {
          struct __block_impl impl;
          struct __main_block_desc_0* Desc;
          int a;

    可能你会疑惑，刚刚说这是一个函数，而现在是一个结构体。其实在 c++ 里面结构体相当于OC的类，c++ 里面结构体拥有自己的属性以及构造方法和方法。那么为什么取一个结构体的地址呢？ 其实它取得是下面这段代码的地址：

    __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int _a, int flags=0) : a(_a) {
        impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
        impl.Flags = flags;
        impl.FuncPtr = fp;
        Desc = desc;
    }

    那么在上面个方法实现里，又有四个参数。而在刚刚调用的时候只有三个参数，多了一个参数 flags＝ 0，这个参数其实就相当于Swift中指定了一个默认值，不传也有值，可以忽略。那么后面继续：

  • a(_a) : 在 c++ 里面 指定_a(形参) 将来赋值给a 这个实参，也就是这个__main_block_impl_0 结构体中的 int a;在这里 int a = 10;

  • impl.FuncPtr = fp; 将fp赋值给了 impl 结构体的 FuncPtr 参数, 在这个参数里面存放的是下面这段代码的地址：

    static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
        int a = __cself->a; // 这里 int a = 10;
        printf("%d\\\\\\\\n",a); // 打印出a
    }

  • __main_block_desc_0_DATA com＋ F 搜索 定义的就是与大小相关的信息，代码如下：

    static struct __main_block_desc_0 {
        size_t reserved;
        size_t Block_size;
    } __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0)};

  • a 直接放a 其实就相当于把a 当前的值拿过来，如果是&a, 就是a的地址。请看下图：

接下来，又重新给 a赋值为 20，但是Block 最终要找到 FuncPtr 里面存放的是值来执行， 在这里才会最终执行打印a 的值的代码，但是这段代码里 a 是 10 了。所以最终打印的还是10。

最后可以概括为block 底层实现 分两种：刚刚上面的就是第一种（不加__block), 会创建一个结构体，实现构造方法，来接收三个参数。

接下来看加上__block 的实现。
修改我们的代码:

再次在终端里面进行编译，你会发现生成的结构体会变化。

等号左边会封装一个__Block_byref_a_0 结构体类型的变量a，下面是结构体的声明：

  truct __Block_byref_a_0 {
    void *__isa;   //isa 类型的指针 自己的类型
    __Block_byref_a_0 *__forwarding;  //与自己结构体同名，是一个自己类型的结构体的指针，存放的是自己的地址
    int __flags;  // 标记
    int __size;  // 类型的大小
    int a;  // a 属性 保存变量的值
  };

等号右边：

  {(void*)0,(__Block_byref_a_0 *)&a, 0, sizeof(__Block_byref_a_0), 10};

• 参数：
  • (void*)0 : 一个指针直接存到isa里面
  • (__Block_byref_a_0 *)&a: 强转 存放的是自己的地址
  • 0 : 会传给 flags
  • sizeof(__Block_byref_a_0), 10: 类型的大小
  • 10: a 的值， 仅仅是创建。

这里仅仅是创建，因为使用了__block 所以创建了一个block 类型的结构体，接下来会才是调用block，你会发现其余参数和第一种实现都一样，唯一不同的是再去取值的时候，拿到的是结构体的地址，只要把地址传递过去，就有了最高的操作权限，到时候再去取值就可以取到内存中最新的值。

接下来(a.__forwarding->a) = 20; 这句代码是拿到结构体里面的地址去修改a的值为20。

后面再去打印，打印的就是内存地址中最新的值，所以就是20。