[iOS]Block系列探究一 - 初探

时间  2019-12-05
标签 ios block 系列 探究 初探 栏目 iOS 繁體版
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一直搞不懂OC的Block和Java的Lambda，特地研究了一下OC的Block。若是有理解不对或者不到位的地方，欢迎指正。 这一篇咱们先梳理一下Block从声明到调用的大体流程。c++

前言

咱们在开发中，声明变量的形式通常以下：bash

NSInteger number;
UIView *view;
复制代码

但是蛋疼的Block声明形式倒是：闭包

void (^block)(int number);
复制代码

为何不是这种形式：函数

void (^)(int number) block;
复制代码

带着疑问，咱们往下看。ui

1、C语言函数指针

首先，我想让你们看一段代码：spa

int main(int argc, char * argv[]) {
    // funcPtr为指针变量
    int (*funcPtr)(int count);
    // 指针变量指向函数的地址
    funcPtr = &func;
    int count = 10;
    // 调用方法
    (*funcPtr)(count);
}

// 函数实现
int func(int count) {
    int result = count++;
    NSLog(@"count = %d，地址:%p", count, &count);
    printf("result = %d\n", result);
    return result;
}
复制代码

上面代码中的funcPtr并非函数名，而是一个指针变量，它指向了func函数的地址。命令行

咱们再来看一下Block的声明和实现：指针

- (void)block {
    // 声明block
    void (^block)(int count);
    int count = 10;
    // block的实现
    block = ^void (int count) {
        count++;
        NSLog(@"count = %d，地址:%p", count, &count);
    };
    // block的调用
    block(count);
    NSLog(@"count = %d，地址:%p", count, &count);
}
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咱们能够发现，函数指针的声明和Block的声明格式很类似 。仅有两点不一样：code

  • Block没有函数名
  • Block带有"^"(插入记号)：由于macOS和iOS的APP源代码中大量使用Block，插入记号便于查找 那么咱们能够猜想一下，block的底层实现多是C语言的函数指针？

2、Block声明的底层实现

block的底层实现多是C语言的函数指针？咱们来验证一下。 首先咱们新建一个macOS的命令行项目，而后在main.m函数中声明并调用一个block，代码以下：对象

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // 声明block
        void (^block)(int count);
        int count = 10;
        // block的实现
        block = ^void (int count) {
            count++;
            NSLog(@"count = %d，地址:%p", count, &count);
        };
        // block的调用
        block(count);
        NSLog(@"count = %d，地址:%p", count, &count);
    }
    return 0;
}
复制代码

在终端中cd到main.m所在的目录，利用clang(LLVM编译器)，把OC代码转换成C/C++代码：

clang -rewrite-objc main.m
复制代码

在main.m所在的文件夹会建立出main.cpp文件，在文件的最下面，找到了咱们须要的代码：

// __block_imp结构体
struct __block_impl {
  void *isa;
  int Flags;
  int Reserved;
  void *FuncPtr;
};

// __main_block_desc_0结构体
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)};

// __main_block_impl_0结构体
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;
  }
};

// __main_block_func_0函数
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself, int count) {

            count++;
            NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_0r_hkkmpct143n4wd3xxk0l1j8c0000gn_T_main_3c0991_mi_0, count, &count);
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 

        void (*block)(int count);
        int count = 10;
        
        // block的实现
        block = ((void (*)(int))&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));
        
        // block的调用
        ((void (*)(__block_impl *, int))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block, count);
        
        // 打印count
        NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_0r_hkkmpct143n4wd3xxk0l1j8c0000gn_T_main_3c0991_mi_1, count, &count);
    }
    return 0;
}
复制代码

接下来，咱们会分析上面代码中的各个结构体。

2.1 __block_impl结构体
// __block_imp结构体
struct __block_impl {
  void *isa;
  int Flags;
  int Reserved;
  void *FuncPtr;
};
复制代码

__block_imp能够理解为block类对象的结构体。下面我会介绍一下该结构体中每个成员。 isa指针表示block是由_NSConcreteStackBlock、_NSConcreteGlobalBlock或者_NSConcreteMallocBlock实例化的。因此，block对象有以上三种基类。关于这三种基类，以后的文章我会详细说明，敬请期待。 Flags标识符，默认为0。Reserved为保留字段。FuncPtr指针变量，它是一个函数指针，指向实现block闭包内自定义的代码__main_block_func_0 函数。

2.2 __main_block_desc_0结构体
// __main_block_desc_0结构体
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)};
复制代码

reserved为保留字段，目前用不到，之后可能会用上。Block_size表示该结构体占据了多少空间。

2.3 __main_block_impl_0结构体
// __main_block_impl_0结构体
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;
  }
};
复制代码

__main_block_impl_0结构体有两个成员，分别是__block_impl结构体和__main_block_desc_0结构体的指针。 咱们来看下__main_block_impl_0结构体的建立函数：

__main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags=0)
复制代码

咱们能够看到须要传fp指针和desc结构体，fp是一个函数指针，用来赋值给impl成员的FuncPtr变量。fp指向的是__main_block_func_0 函数。

2.4 __main_block_func_0函数
// __main_block_func_0函数
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself, int count) {

            count++;
            NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_0r_hkkmpct143n4wd3xxk0l1j8c0000gn_T_main_3c0991_mi_0, count, &count);
}
复制代码

__main_block_func_0函数是用户写在block闭包内部的代码。

上面几部分是block的声明和实现转换成c/c++语言。 下面咱们看一下main()函数里面block的调用。

3、Block调用的底层

int main(int argc, const char * argv[]) {
    /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 

        void (*block)(int count);
        int count = 10;
        
        // block的赋值
        block = ((void (*)(int))&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));
        
        // block的调用
        ((void (*)(__block_impl *, int))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block, count);
        
        // 打印count
        NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_0r_hkkmpct143n4wd3xxk0l1j8c0000gn_T_main_3c0991_mi_1, count, &count);
    }
    return 0;
}
复制代码

接下来咱们着重看一下上面main()函数。

3.1 Block的赋值
// block的赋值
block = ((void (*)(int))&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));
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((void (*)(int))&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));这句代码就是__main_block_impl_0结构体的建立，传入__main_block_func_0和__main_block_desc_0_DATA两个参数。而后使用取地址符&获取结构体的地址，而且进行强转((void (*)(int))，强转为声明block的数据类型void (^block)(int count);。这里就是函数指针的应用。

3.2 Block的调用
// block的调用
((void (*)(__block_impl *, int))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block, count);
复制代码

须要注意的是上面代码中的block是个指针变量，这句代码其实就是调用了__block_impl *类型的block的FuncPtr函数__main_block_func_0，__main_block_func_0函数须要传入__block_impl *类型的block和void (^block)(int count);中的count。

以上就是block在main()函数中的调用。

4、梳理流程

接下来咱们把block从声明到调用的流程梳理一下。 总结一下，block，其实就是C语言的函数指针，只不过多了一些结构体用来表示OC对象。 总体的流程为：

  • step1: 声明函数指针void (*block)(int count);
  • step2: 建立__main_block_impl_0结构体，其实FuncPtr指向__main_block_func_0函数，step1中的block指针变量指向__main_block_impl_0的地址
  • step3: 调用block(即__main_block_impl_0)中的FuncPtr(即__main_block_func_0)函数。

以上三步对比第一章中C语言的函数指针：

// funcPtr为指针变量
int (*funcPtr)(int count);
// 指针变量指向函数的地址
funcPtr = &func;
int count = 10;
// 调用方法
(*funcPtr)(count);
复制代码

这样block从声明到调用的流程就清晰了。因此block表面上是匿名函数，实际上在底层仍是声明了函数__main_block_func_0，是有函数名。

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