iOS底层-Block底层原理

block类型

block主要有三种类型

__NSGlobalBlock__：全局block，存储在全局区

void(^block)(void) = ^{
    NSLog(@"HX");
};
NSLog(@"%@", block);

此时的block没有访问外部变量，属于全局block

__NSMallocBlock__：堆区block，因为block既是函数，也是对象

int a = 10;
void(^block)(void) = ^{
    NSLog(@"HX - %d", a);
};
NSLog(@"%@", block);

此时的block会访问外界变量，即底层拷贝a，属于堆区block

__NSStackBlock__：栈区block

    int a = 10;
   void(^block)(void) = ^{
       NSLog(@"HX - %d", a);
   };
   NSLog(@"%@", ^{
       NSLog(@"HX - %d", a);
   });

由于xcode做了优化，之前打印的是栈区block，现在打印的是堆区block，如下：

image

我们换个思路，通过__weak打印出来的就是栈区block，如下：

 int a = 10;
    void (^__weak block)(void) = ^{
        NSLog(@"Cooci - %d",a);
    };
    NSLog(@"%@",block);

image

block循环引用

什么是循环引用

代码如下：

image

这就是最典型的block循环引用

解决方案:

1.我们大家熟知的，weak-strong-dance

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    self.name = @"hx";
    self.block = ^(void){
        __strong typeof(self) strongSelf = weakSelf;
        NSLog(@"%@", strongSelf.name);
    };
    self.block();
}

为什么__weak要转换成__strong，因为block块内要是进行一些耗时操作的话，会导致block过早释放，那么就会造成一些异常，所以要用__strong

2.self-block-vc,通过中介者模式打破循环引用

手动模式

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    self.name = @"hx";
    __block ViewController *vc = self;
    self.block = ^(void){
        NSLog(@"%@", vc.name);
        vc = nil;
    };
    self.block();
}

注意，__block外部变量使用完成后，记得置为nil，否则引发内存泄露

3.block中添加参数

自动模式

typedef void(^KCBlock)(ViewController *);
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    self.name = @"lg_cooci";
    self.block = ^(ViewController *vc){
        NSLog(@"%@", vc.name);
    };
    self.block(self);
}

这种和上面一种方式差不多，这种不需要手动置为nil

block底层分析

主要是通过clang、断点调试等方式分析block底层

本质

定义block.c文件

#include "stdio.h"

int main(){

    void(^block)(void) = ^{
        printf("CJL");
    };
    return 0;
}

通过xcrun -sdk iphonesimulator clang -arch x86_64 -rewrite-objc block.c，将block.c 编译成 block.cpp，其中block在底层被编译成了以下的形式

int main(){
    void(*block)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));

     ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block);
    return 0;
}

static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
        printf("CJL");
}

//******简化******
void(*block)(void) = __main_block_impl_0(__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));//构造函数

block->FuncPtr(block);//block调用执行

相当于block等于__main_block_impl_0，是一个函数

查看__main_block_impl_0，是一个结构体，同时可以说明block是一个__main_block_impl_0类型的对象，这也是为什么block能够%@打印的原因

//**block代码块的结构体类型**
struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags=0) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};

//**block的结构体类型**
struct __block_impl {
  void *isa;
  int Flags;
  int Reserved;
  void *FuncPtr;
};

总结：block的本质是对象、函数、结构体，由于block函数没有名称，也被称为匿名函数

block通过clang编译后的源码间的关系如下所示，以__block修饰的变量为例

关系图示.png

1、block为什么需要调用

在底层block的类型__main_block_impl_0结构体，通过其同名构造函数创建，第一个传入的block的内部实现代码块，即__main_block_func_0，用fp表示，然后赋值给impl的FuncPtr属性，然后在main中进行了调用，这也是block为什么需要调用的原因。如果不调用，block内部实现的代码块将无法执行，可以总结为以下两点

函数声明：即block内部实现声明成了一个函数__main_block_func_0
执行具体的函数实现：通过调用block的FuncPtr指针，调用block执行

2、block是如何获取外界变量的

定义一个变量，并在block中调用

int main(){
    int a = 11;
    void(^block)(void) = ^{
        printf("CJL - %d", a);
    };
    
     block();
    return 0;
}

底层编译成下面这样

struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  int a;//编译时就自动生成了相应的变量
  __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int _a, int flags=0) : a(_a) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;//block的isa默认是stackBlock
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
  int a = __cself->a; // bound by copy 值拷贝，即 a = 10，此时的a与传入的__cself的a并不是同一个

        printf("CJL - %d", a);
}
    
int main(){

    int a = 11;
    void(*block)(void) = __main_block_impl_0(__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, a));

     block)->FuncPtr(block);
    return 0;
}

__main_block_func_0中的a是值拷贝，如果此时在block内部实现中作 a++操作，是有问题的，会造成编译器的代码歧义，即此时的a是只读的

总结：block捕获外界变量时，在内部会自动生成同一个属性来保存

__block的原理

对a加一个__block，然后在block中对a进行++操作

int main(){

    __block int a = 11;
    void(^block)(void) = ^{
        a++;
        printf("CJL - %d", a);
    };
    
     block();
    return 0;
}

底层编译为如下:

main中的a是通过外界变量封装的对象

__main_block_impl_0中，将对象a的地址&a给构造函数

在__main_block_func_0内部对a的处理是指针拷贝，此时创建的对象a与传入对象的a指向同一片内存空间

struct __Block_byref_a_0 {//__block修饰的外界变量的结构体
  void *__isa;
__Block_byref_a_0 *__forwarding;
 int __flags;
 int __size;
 int a;
};

struct __main_block_impl_0 {//block的结构体类型
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  __Block_byref_a_0 *a; // by ref
  __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, __Block_byref_a_0 *_a, int flags=0) : a(_a->__forwarding) {//构造方法
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {//block内部实现
  __Block_byref_a_0 *a = __cself->a; // bound by ref 指针拷贝，此时的对象a 与 __cself对象的a 指向同一片地址空间
        //等同于 外界的 a++
        (a->__forwarding->a)++;
        printf("CJL - %d", (a->__forwarding->a));
    }
static void __main_block_copy_0(struct __main_block_impl_0*dst, struct __main_block_impl_0*src) {_Block_object_assign((void*)&dst->a, (void*)src->a, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);}

static void __main_block_dispose_0(struct __main_block_impl_0*src) {_Block_object_dispose((void*)src->a, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);}

int main(){
    //__Block_byref_a_0 是结构体，a 等于 结构体的赋值，即将外界变量a 封装成对象
    //&a 是外界变量a的地址
    __attribute__((__blocks__(byref))) __Block_byref_a_0 a = {(void*)0,(__Block_byref_a_0 *)&a, 0, sizeof(__Block_byref_a_0), 11};
    //__main_block_impl_0中的第三个参数&a，是封装的对象a的地址
    void(*block)(void) = __main_block_impl_0(__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, (__Block_byref_a_0 *)&a, 570425344));

     ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block);
    return 0;
}

总结：

外界变量会生成__Block_byref_a_0结构体

结构体用来保存原始变量的指针和值

将变量生成的结构体对象的指针地址传递给block，然后在block内部就可以对外界变量进行操作了

两种拷贝对比如下

值拷贝 - 浅拷贝，只是拷贝数值，且拷贝的值不可更改，指向不同的内存空间，案例中普通变量a就是值拷贝

指针拷贝 - 深拷贝，生成的对象指向同一片内存空间，案例中经过__block修饰的变量a就是指针拷贝

block底层真正类型

分析block源码所在位置

通过在block处打断点，分析运行时的block

image

image

加objc_retainBlock符号断点，发现会走到_Block_copy

image
加_Block_copy符号断点，运行断住，在libsystem_blocks.dylib源码中

image

可以到苹果开源网站下载最新的libclosure-74源码,通过查看_Block_copy的源码实现，发现block在底层的真正类型是Block_layout

block真正类型

查看Block_layout类型的定义，是一个结构体

// CJL注释:Block 结构体
struct Block_layout {
    //指向表明block类型的类
    void *isa;//8字节
    //用来作标识符的，类似于isa中的位域,按bit位表示一些block的附加信息
    volatile int32_t flags; // contains ref count 4字节
    //保留信息，可以理解预留位置，用于存储block内部变量信息
    int32_t reserved;//4字节
    //函数指针，指向具体的block实现的调用地址
    BlockInvokeFunction invoke;
    //block的附加信息
    struct Block_descriptor_1 *descriptor;
    // imported variables
};

isa：指向表明block类型的类
flags：标识符，按bit位表示一些block的附加信息，类似于isa中的位域，其中flags的种类有以下几种，主要重点关注BLOCK_HAS_COPY_DISPOSE 和 BLOCK_HAS_SIGNATURE。 BLOCK_HAS_COPY_DISPOSE 决定是否有 Block_descriptor_2。BLOCK_HAS_SIGNATURE 决定是否有 Block_descriptor_3
第1 位 - BLOCK_DEALLOCATING，释放标记，-般常用 BLOCK_NEEDS_FREE 做位与操作，一同传入 Flags ，告知该 block 可释放。

低16位 - BLOCK_REFCOUNT_MASK，存储引用计数的值;是一个可选用参数

第24位 - BLOCK_NEEDS_FREE，低16是否有效的标志，程序根据它来决定是否增加或是减少引用计数位的值;

第25位 - BLOCK_HAS_COPY_DISPOSE，是否拥有拷贝辅助函数(a copy helper function);

第26位 - BLOCK_IS_GC，是否拥有 block 析构函数;

第27位，标志是否有垃圾回收;//OS X

第28位 - BLOCK_IS_GLOBAL，标志是否是全局block;

第30位 - BLOCK_HAS_SIGNATURE，与 BLOCK_USE_STRET 相对，判断当前 block 是否拥有一个签名。用于 runtime 时动态调用。

// CJL注释: flags 标识
// Values for Block_layout->flags to describe block objects
enum {
    //释放标记，一般常用于BLOCK_BYREF_NEEDS_FREE做位与运算，一同传入flags，告知该block可释放
    BLOCK_DEALLOCATING =      (0x0001),  // runtime
    //存储引用引用计数的 值，是一个可选用参数
    BLOCK_REFCOUNT_MASK =     (0xfffe),  // runtime
    //低16位是否有效的标志，程序根据它来决定是否增加或者减少引用计数位的值
    BLOCK_NEEDS_FREE =        (1 << 24), // runtime
    //是否拥有拷贝辅助函数，（a copy helper function）决定block_description_2
    BLOCK_HAS_COPY_DISPOSE =  (1 << 25), // compiler
    //是否拥有block C++析构函数
    BLOCK_HAS_CTOR =          (1 << 26), // compiler: helpers have C++ code
    //标志是否有垃圾回收，OSX
    BLOCK_IS_GC =             (1 << 27), // runtime
    //标志是否是全局block
    BLOCK_IS_GLOBAL =         (1 << 28), // compiler
    //与BLOCK_HAS_SIGNATURE相对，判断是否当前block拥有一个签名，用于runtime时动态调用
    BLOCK_USE_STRET =         (1 << 29), // compiler: undefined if !BLOCK_HAS_SIGNATURE
    //是否有签名
    BLOCK_HAS_SIGNATURE  =    (1 << 30), // compiler
    //使用有拓展，决定block_description_3
    BLOCK_HAS_EXTENDED_LAYOUT=(1 << 31)  // compiler
};

reserved：保留信息，可以理解预留位置，猜测是用于存储block内部变量信息

invoke：是一个函数指针，指向block的执行代码

descriptor：block的附加信息，比如保留变量数、block的大小、进行copy或dispose的辅助函数指针。有三类

Block_descriptor_1是必选的
Block_descriptor_2 和 Block_descriptor_3都是可选的

#define BLOCK_DESCRIPTOR_1 1
struct Block_descriptor_1 {
    uintptr_t reserved;//保留信息
    uintptr_t size;//block大小
};

#define BLOCK_DESCRIPTOR_2 1
struct Block_descriptor_2 {
    // requires BLOCK_HAS_COPY_DISPOSE
    BlockCopyFunction copy;//拷贝函数指针
    BlockDisposeFunction dispose;
};

#define BLOCK_DESCRIPTOR_3 1
struct Block_descriptor_3 {
    // requires BLOCK_HAS_SIGNATURE
    const char *signature;//签名
    const char *layout;     // contents depend on BLOCK_HAS_EXTENDED_LAYOUT 布局
};

以上关于descriptor的可以从其构造函数中体现，其中Block_descriptor_2和Block_descriptor_3都是通过Block_descriptor_1的地址，经过内存平移得到的

static struct Block_descriptor_1 * _Block_descriptor_1(struct Block_layout *aBlock)
{
    return aBlock->descriptor;//默认打印
}
#endif

// CJL注释:Block 的描述 : copy 和 dispose 函数
static struct Block_descriptor_2 * _Block_descriptor_2(struct Block_layout *aBlock)
{
    if (! (aBlock->flags & BLOCK_HAS_COPY_DISPOSE)) return NULL;
    uint8_t *desc = (uint8_t *)aBlock->descriptor;//descriptor_1的地址
    desc += sizeof(struct Block_descriptor_1);//通过内存平移获取
    return (struct Block_descriptor_2 *)desc;
}

// CJL注释: Block 的描述 : 签名相关
static struct Block_descriptor_3 * _Block_descriptor_3(struct Block_layout *aBlock)
{
    if (! (aBlock->flags & BLOCK_HAS_SIGNATURE)) return NULL;
    uint8_t *desc = (uint8_t *)aBlock->descriptor;
    desc += sizeof(struct Block_descriptor_1);
    if (aBlock->flags & BLOCK_HAS_COPY_DISPOSE) {
        desc += sizeof(struct Block_descriptor_2);
    }
    return (struct Block_descriptor_3 *)desc;
}

内存变化

打断点运行，block断点处读取寄存器raw，我这边用的是模拟器，所以读的是raw，要是用真机的话，读下x0就行了，此时的block 是全局block ，即NSGlobalBlock类型

image

增加外部变量a，并在block内打印

此时读取block断点处的x0 -- 栈block -- NSStackBlock

image

执行到符号断点objc_retainBlock时，还是栈区block

image
在block调用的地方加个断点，我们发现执行了objc_retainBlock之后，我们再读取寄存器x0,变成了堆block，即NSMallocBlock，主要是因为block地址发生了改变，为堆block

image

image

签名

继续操作，读取x0寄存器,看内存布局,通过内存平移 3*8 就可获得Block_layout的属性descriptor,主要是为了查看是否有Block_descriptor_2 和Block_descriptor_3，其中3中有block的签名
register read x0，读取寄存器x0
po 0x000000028124def0 ，打印block
x/8gx 0x000000028124def0 ，即打印block内存情况
x/8gx 0x0000000104ef0010 ，查看descriptor的内存情况，其中第三个x0000000104eef390表示签名

image

判断是否有Block_descriptor_2，即flags的BLOCK_HAS_COPY_DISPOSE（拷贝辅助函数）是否有值

p/x 1<<25 ，即1左移25位，其十六进制为0x2000000
p 0x02000000 & 0x00000000c1000002 ，即BLOCK_HAS_COPY_DISPOSE & flags ，等于0，表示没有Block_descriptor_2

image

判断是否有Block_descriptor_3
p/x 1<<30，即1左移30位
p 0x40000000 & 0x00000000c1000002 ，即BLOCK_HAS_SIGNATURE & flags ，有值，说明有Block_descriptor_3

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p (char *)0x0000000104eef390 -- 获取Block_descriptor_3中的属性signature签名
po [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v8@?0"] ，即打印签名

image

其中签名的部分说明如下:

//无返回值
return value: -------- -------- -------- --------
    type encoding (v) 'v'
    flags {}
    modifiers {}
    frame {offset = 0, offset adjust = 0, size = 0, size adjust = 0}
    memory {offset = 0, size = 0}
argument 0: -------- -------- -------- --------
    //encoding = (@),类型是 @?
    type encoding (@) '@?'
    //@是isObject ，？是isBlock，代表 isBlockObject
    flags {isObject, isBlock}
    modifiers {}
    frame {offset = 0, offset adjust = 0, size = 8, size adjust = 0}
    //所在偏移位置是8字节
    memory {offset = 0, size = 8}

block的签名信息类似于方法的签名信息，主要是体现block的返回值，参数以及类型等信息

block三次copy分析

进入_Block_copy源码，将block 从栈区拷贝至堆区
如果需要释放，如果需要则直接释放

如果是globalBlock -- 不需要copy，直接返回

反之，只有两种情况：栈区block or 堆区block，由于堆区block需要申请空间，前面并没有申请空间的相关代码，所以只能是栈区block，

通过malloc申请内存空间用于接收block

通过memmove将block拷贝至新申请的内存中

设置block对象的类型为堆区block，即result->isa = _NSConcreteMallocBlock

// Copy, or bump refcount, of a block.  If really copying, call the copy helper if present.
// CJL重点提示: 这里是核心重点 block的拷贝操作: 栈Block -> 堆Block
void *_Block_copy(const void *arg) {
    struct Block_layout *aBlock;

    if (!arg) return NULL;
    
    // The following would be better done as a switch statement
    aBlock = (struct Block_layout *)arg;//强转为Block_layout类型对象，防止对外界造成影响
    if (aBlock->flags & BLOCK_NEEDS_FREE) {//是否需要释放
        // latches on high
        latching_incr_int(&aBlock->flags);
        return aBlock;
    }
    else if (aBlock->flags & BLOCK_IS_GLOBAL) {//如果是全局block，直接返回
        return aBlock;
    }
    else {//为栈block 或者 堆block，由于堆区需要申请内存，所以只可能是栈区
        // Its a stack block.  Make a copy. 它是一个堆栈块block，拷贝。
        struct Block_layout *result =
            (struct Block_layout *)malloc(aBlock->descriptor->size);//申请空间并接收
        if (!result) return NULL;
        //通过memmove内存拷贝，将 aBlock 拷贝至result
        memmove(result, aBlock, aBlock->descriptor->size); // bitcopy first
#if __has_feature(ptrauth_calls)
        // Resign the invoke pointer as it uses address authentication.
        result->invoke = aBlock->invoke;//可以直接调起invoke
#endif
        // reset refcount
        result->flags &= ~(BLOCK_REFCOUNT_MASK|BLOCK_DEALLOCATING);    // XXX not needed 告知可释放
        result->flags |= BLOCK_NEEDS_FREE | 2;  // logical refcount 1
        _Block_call_copy_helper(result, aBlock);
        // Set isa last so memory analysis tools see a fully-initialized object.
        result->isa = _NSConcreteMallocBlock;//设置block对象类型为堆区block
        return result;
    }
}

_Block_object_assign 分析
想要分析block的三层copy，首先需要知道外部变量的种类有哪些，其中用的最多的是BLOCK_FIELD_IS_OBJECT和BLOCK_FIELD_IS_BYREF

// CJL注释: Block 捕获的外界变量的种类
// Runtime support functions used by compiler when generating copy/dispose helpers

// Values for _Block_object_assign() and _Block_object_dispose() parameters
enum {
    // see function implementation for a more complete description of these fields and combinations
    //普通对象，即没有其他的引用类型
    BLOCK_FIELD_IS_OBJECT   =  3,  // id, NSObject, __attribute__((NSObject)), block, ...
    //block类型作为变量
    BLOCK_FIELD_IS_BLOCK    =  7,  // a block variable
    //经过__block修饰的变量
    BLOCK_FIELD_IS_BYREF    =  8,  // the on stack structure holding the __block variable
    //weak 弱引用变量
    BLOCK_FIELD_IS_WEAK     = 16,  // declared __weak, only used in byref copy helpers
    //返回的调用对象 - 处理block_byref内部对象内存会加的一个额外标记，配合flags一起使用
    BLOCK_BYREF_CALLER      = 128, // called from __block (byref) copy/dispose support routines.
};

而_Block_object_assign是在底层编译代码中，外部变量拷贝时调用的方法就是它

进入_Block_object_assign源码
如果是普通对象，则交给系统arc处理，并拷贝对象指针，即引用计数+1，所以外界变量不能释放

如果是block类型的变量，则通过_Block_copy操作，将block从栈区拷贝到堆区

如果是__block修饰的变量，调用_Block_byref_copy函数进行内存拷贝以及常规处理

static struct Block_byref *_Block_byref_copy(const void *arg) {
    
    //强转为Block_byref结构体类型，保存一份
    struct Block_byref *src = (struct Block_byref *)arg;

    if ((src->forwarding->flags & BLOCK_REFCOUNT_MASK) == 0) {
        // src points to stack 申请内存
        struct Block_byref *copy = (struct Block_byref *)malloc(src->size);
        copy->isa = NULL;
        // byref value 4 is logical refcount of 2: one for caller, one for stack
        copy->flags = src->flags | BLOCK_BYREF_NEEDS_FREE | 4;
        //block内部持有的Block_byref 和 外界的Block_byref 所持有的对象是同一个，这也是为什么__block修饰的变量具有修改能力
        //copy 和 scr 的地址指针达到了完美的同一份拷贝，目前只有持有能力
        copy->forwarding = copy; // patch heap copy to point to itself
        src->forwarding = copy;  // patch stack to point to heap copy
        copy->size = src->size;
        //如果有copy能力
        if (src->flags & BLOCK_BYREF_HAS_COPY_DISPOSE) {
            // Trust copy helper to copy everything of interest
            // If more than one field shows up in a byref block this is wrong XXX
            //Block_byref_2是结构体，__block修饰的可能是对象，对象通过byref_keep保存，在合适的时机进行调用
            struct Block_byref_2 *src2 = (struct Block_byref_2 *)(src+1);
            struct Block_byref_2 *copy2 = (struct Block_byref_2 *)(copy+1);
            copy2->byref_keep = src2->byref_keep;
            copy2->byref_destroy = src2->byref_destroy;

            if (src->flags & BLOCK_BYREF_LAYOUT_EXTENDED) {
                struct Block_byref_3 *src3 = (struct Block_byref_3 *)(src2+1);
                struct Block_byref_3 *copy3 = (struct Block_byref_3*)(copy2+1);
                copy3->layout = src3->layout;
            }
            //等价于 __Block_byref_id_object_copy
            (*src2->byref_keep)(copy, src);
        }
        else {
            // Bitwise copy.
            // This copy includes Block_byref_3, if any.
            memmove(copy+1, src+1, src->size - sizeof(*src));
        }
    }
    // already copied to heap
    else if ((src->forwarding->flags & BLOCK_BYREF_NEEDS_FREE) == BLOCK_BYREF_NEEDS_FREE) {
        latching_incr_int(&src->forwarding->flags);
    }
    
    return src->forwarding;
}

进入_Block_byref_copy源码
将传入的对象，强转为Block_byref结构体类型对象，保存一份

没有将外界变量拷贝到堆，需要申请内存，其进行拷贝

如果已经拷贝过了，则进行处理并返回

其中copy 和 src的forwarding指针都指向同一片内存，这也是为什么__block修饰的对象具有修改能力的原因

static struct Block_byref *_Block_byref_copy(const void *arg) {
    
    //强转为Block_byref结构体类型，保存一份
    struct Block_byref *src = (struct Block_byref *)arg;

    if ((src->forwarding->flags & BLOCK_REFCOUNT_MASK) == 0) {
        // src points to stack 申请内存
        struct Block_byref *copy = (struct Block_byref *)malloc(src->size);
        copy->isa = NULL;
        // byref value 4 is logical refcount of 2: one for caller, one for stack
        copy->flags = src->flags | BLOCK_BYREF_NEEDS_FREE | 4;
        //block内部持有的Block_byref 和 外界的Block_byref 所持有的对象是同一个，这也是为什么__block修饰的变量具有修改能力
        //copy 和 scr 的地址指针达到了完美的同一份拷贝，目前只有持有能力
        copy->forwarding = copy; // patch heap copy to point to itself
        src->forwarding = copy;  // patch stack to point to heap copy
        copy->size = src->size;
        //如果有copy能力
        if (src->flags & BLOCK_BYREF_HAS_COPY_DISPOSE) {
            // Trust copy helper to copy everything of interest
            // If more than one field shows up in a byref block this is wrong XXX
            //Block_byref_2是结构体，__block修饰的可能是对象，对象通过byref_keep保存，在合适的时机进行调用
            struct Block_byref_2 *src2 = (struct Block_byref_2 *)(src+1);
            struct Block_byref_2 *copy2 = (struct Block_byref_2 *)(copy+1);
            copy2->byref_keep = src2->byref_keep;
            copy2->byref_destroy = src2->byref_destroy;

            if (src->flags & BLOCK_BYREF_LAYOUT_EXTENDED) {
                struct Block_byref_3 *src3 = (struct Block_byref_3 *)(src2+1);
                struct Block_byref_3 *copy3 = (struct Block_byref_3*)(copy2+1);
                copy3->layout = src3->layout;
            }
            //等价于 __Block_byref_id_object_copy
            (*src2->byref_keep)(copy, src);
        }
        else {
            // Bitwise copy.
            // This copy includes Block_byref_3, if any.
            memmove(copy+1, src+1, src->size - sizeof(*src));
        }
    }
    // already copied to heap
    else if ((src->forwarding->flags & BLOCK_BYREF_NEEDS_FREE) == BLOCK_BYREF_NEEDS_FREE) {
        latching_incr_int(&src->forwarding->flags);
    }
    
    return src->forwarding;
}

三层copy总结

所以，综上所述，block的三层拷贝是指以下三层：

【第一层】通过_Block_copy实现对象的自身拷贝,从栈区拷贝至堆区

【第二层】通过_Block_byref_copy方法，将对象拷贝为Block_byref结构体类型

【第三层】调用_Block_object_assign方法，对__block修饰的当前变量的拷贝

注：只有__block修饰的对象，block的copy才有三层

_Block_object_dispose 分析

同一般的retain和release一样，_Block_object_object其本质主要是retain，所以对应的还有一个release，即_Block_object_dispose方法，其源码实现如下，也是通过区分block种类，进行不同释放操作

// When Blocks or Block_byrefs hold objects their destroy helper routines call this entry point
// to help dispose of the contents 当Blocks或Block_byrefs持有对象时，其销毁助手例程将调用此入口点以帮助处置内容
void _Block_object_dispose(const void *object, const int flags) {
    switch (os_assumes(flags & BLOCK_ALL_COPY_DISPOSE_FLAGS)) {
      case BLOCK_FIELD_IS_BYREF | BLOCK_FIELD_IS_WEAK:
      case BLOCK_FIELD_IS_BYREF://__block修饰的变量，即bref类型的
        // get rid of the __block data structure held in a Block
        _Block_byref_release(object);
        break;
      case BLOCK_FIELD_IS_BLOCK://block类型的变量
        _Block_release(object) ;
        break;
      case BLOCK_FIELD_IS_OBJECT://普通对象
        _Block_release_object(object);
        break;
      case BLOCK_BYREF_CALLER | BLOCK_FIELD_IS_OBJECT:
      case BLOCK_BYREF_CALLER | BLOCK_FIELD_IS_BLOCK:
      case BLOCK_BYREF_CALLER | BLOCK_FIELD_IS_OBJECT | BLOCK_FIELD_IS_WEAK:
      case BLOCK_BYREF_CALLER | BLOCK_FIELD_IS_BLOCK  | BLOCK_FIELD_IS_WEAK:
        break;
      default:
        break;
    }
}

进入_Block_byref_release源码，主要就是对象、变量的释放销毁

static void _Block_byref_release(const void *arg) {
    //对象强转为Block_byref类型结构体
    struct Block_byref *byref = (struct Block_byref *)arg;

    // dereference the forwarding pointer since the compiler isn't doing this anymore (ever?)
    byref = byref->forwarding;//取消指针引用
    
    if (byref->flags & BLOCK_BYREF_NEEDS_FREE) {
        int32_t refcount = byref->flags & BLOCK_REFCOUNT_MASK;
        os_assert(refcount);
        if (latching_decr_int_should_deallocate(&byref->flags)) {
            if (byref->flags & BLOCK_BYREF_HAS_COPY_DISPOSE) {//是否有拷贝辅助函数
                struct Block_byref_2 *byref2 = (struct Block_byref_2 *)(byref+1);
                (*byref2->byref_destroy)(byref);//销毁拷贝对象
            }
            free(byref);//释放
        }
    }
}

iOS底层-Block底层原理

block类型

block循环引用

block底层分析

1、block为什么需要调用

2、block是如何获取外界变量的

__block的原理

block底层真正类型

block真正类型

内存变化

签名

block三次copy分析

三层copy总结

_Block_object_dispose 分析

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