Block实现原理

主要介绍block的类型和底层分析

block类型

block主要由三种类型

NSGlobalBlock：全局block，存储在全局区

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

当前block内没有捕获外部变量，属于全局block。

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

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

当前block会捕获外界变量，是堆区block。

截屏2021-07-16 下午1.15.42.png

NSStackBlock：栈区block

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

如果不用__weak修饰变量，那么该变量就是NSMallocBlock。但是通过__weak修饰变量后，那该变量类型就是栈区block。

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总结：

block没有捕获变量到block内，那block直接存储在全局区。
如果block捕获变量
- 此时block被强引用，则block存储在堆区，即堆区block。
- 此时block被弱引用（通过__weak修饰），则block存储在栈区，即栈区block。

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block底层分析

通过clang分析不同类型的block底层数据结构，怎么捕获外部变量。

数据结构

创建一个block

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

通过 clang -rewrite-objc main.m -o mian.cpp 生成main.cpp文件，查看编译后的数据格式

int main(int argc, const char * argv[]) {
    /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 
        int a = 10;
        void(*testBlock)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, a));
        NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_sg_hb1bwpx16m9dprh1bryw63940000gp_T_main_12e473_mi_1,testBlock);

    }
    return 0;
}

去除类型转换的括号，简化为

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

block的数据类型为__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结构体类型
struct __block_impl {
  void *isa;
  int Flags;
  int Reserved;
  void *FuncPtr;
};
//block代码块的描述
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)};

//block方法的结构体类型
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
  int a = __cself->a; // bound by copy

            NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_sg_hb1bwpx16m9dprh1bryw63940000gp_T_main_12e473_mi_0,a);
        }

//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;
  int a;
  __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;
  }
};

总结：
block的本质是一个结构体，其内部包含block基本的数据结构、代码块的结构体、方法访问的外部变量。因为block数据结构内部有isa指针，所以block本质也是对象。由于block函数没有名称，也被称为匿名函数。

1、block为什么需要调用

block底层的类型为__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。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的代码块执行

2、block是如何获取外界变量的

block捕获外部值类型

捕获外部int是不能进行修改

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

编译后代码分析

int a = 10;
// 初始化block结构体 传入a
void(*testBlock)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, a));
        
//去除类型转换简化后 void(*testBlock)(void) = __main_block_impl_0(__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, a);


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

__main_block_impl_0初始化时，使用初始化列表来初始化字段设置结构体捕获的变量a值为10。

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);
}

执行block代码块，其内部重新初始变量a赋值。
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，代码块内部会copy该属性执行。

block捕获外部对象

初始化一个数组，block捕获修改数组成功

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