iOS OC语言: Block底层实现原理

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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。</br></br>

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。

非常感谢大家阅读完这篇文字,如有什么需要补充的,欢迎提出

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