写在前面
关于Block
的底层原理相关东西,需要了解的东西比较多,所以博主这里打算用两篇文章来详细分析一下OC里面的Block
,这是第一篇,内容主要包含:
- Block的基本使用
- Block的底层数据结构
- Block对变量的捕获
- Block的类型
好了,废话少说,现在跟着博主开始从头了解Block吧。
Block的基本使用
// 定义一个Block
void(^WWBlock)(void) = ^{
NSLog(@"This is a block...");
};
// 调用Block
WWBlock();
以上是最简单的一个Block,调用Block()
会打印:This is a block...
。
// Person 类
@interface Person : NSObject
- (void)fetchDataWithSuccess:(void(^)(NSString *message))successBlock;
@end
@implementation Person
- (void)fetchDataWithSuccess:(void(^)(NSString *message))successBlock {
if (successBlock) {
successBlock(@"这是一个成功的回调...");
}
}
@end
// 使用
Person *person = [[Person alloc] init];
[person fetchDataWithSuccess:^(NSString *message) {
NSLog(@"---- %@", message);
}];
// 打印结果:
2022-12-06 19:30:08.775142+0800 BlockDemo[53402:5642770] ---- 这是一个成功的回调...
相信这种类似的Block大家在日常项目中会看到很多很多,我们这里就不再一一列举了。
Block的底层数据结构
// 定义一个Block
void(^WWBlock)(void) = ^{
NSLog(@"This is a block...");
};
// 调用Block
WWBlock();
我们来看一下上面最简单的Block的底层C++结构是什么样的,使用命令xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main.cpp
转为C++代码如下:
int main(int argc, const char * argv[]) {
/* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;
// 定义Block
void(*WWBlock)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));
// 调用Block
((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)WWBlock)->FuncPtr)((__block_impl *)WWBlock);
}
return 0;
}
把相应的强制转换给去掉能够帮助我们更清晰的理解Block的结构,去掉一些强制转换之后如下:
// 定义Block
void(*WWBlock)(void) = &__main_block_impl_0(__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));
// 调用Block
WWBlock->FuncPtr(WWBlock);
可以看到跟Block相关的有:__main_block_impl_0
、__main_block_func_0
、__main_block_dec_0_DATA
这几个类,在生成的C++文件里面找到相关的结构如下:
从上面的图里面我们可以看到,Block的结构里面也有一个
isa
指针,所以Block的本质其实也是一个【OC对象】,是一个封装了函数调用及其调用环境的OC对象。对应关系如下图所示:
在调用的时候
WWBlock->FuncPtr(WWBlock)
,相当于是拿到WWBlock
结构里面的函数指针FuncPtr
去调用对应的方法,这个函数指针里面其实存放的就是Block代码块的地址。
Block对变量的捕获
为什么Block会对变量进行捕获?
因为在Block里面可能需要访问Block外部变量的值,所以需要捕获(capture)变量保证我们能正确访问到变量。
我们现在分别来分析【auto变量】、【static变量】、【全局变量】三种不同的变量,Block对其捕获是不是也不一样呢?
auto变量
auto变量:离开当前作用域就会销毁的变量。
1、非对象类型的auto变量
// 定义一个Block
int age = 10;
void(^WWBlock)(void) = ^{
NSLog(@"对auoto变量的捕获 - %d",age);
};
age = 20;
// 调用Block
WWBlock();
// 打印结果:
2022-12-06 20:18:28.957166+0800 BlockDemo[54326:5689813] 对auoto变量的捕获 - 10
底层C++代码如下:
跟前面我们没有捕获变量相比,会把
age
传递到Block里面:从底层结构我们也看到了:Block会对auto变量进行捕获,访问的方式是【值传递】。
2、对象类型的auto变量
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
void(^WWBlock)(void);
{
Person *person = [[Person alloc] init];
person.age = 10;
WWBlock = ^{
NSLog(@"person's age is %d",person.age);
};
}
NSLog(@"-----");
WWBlock();
}
return 0;
}
// 打印结果:
2022-12-07 15:45:31.593895+0800 BlockDemo[2248:6132111] -----
2022-12-07 15:45:31.594542+0800 BlockDemo[2248:6132111] person's age is 10
2022-12-07 15:45:31.594693+0800 BlockDemo[2248:6132111] -[Person dealloc]
底层结构代码如下:
对照上面的底层数据结构发现:多了两个函数
__main_block_copy_0
和__main_block_dispose_0
。当Block被拷贝到堆上时,会调用Block内部的copy函数
__main_block_copy_0
,函数里面调用_Block_object_assign
,在_Block_object_assign
里面根据auto变量的修饰符做出相应的操作:强引用或弱引用。当Block从对上移除时,会调用Block内部的dispose函数
__main_block_dispose_0
,函数里面调用_Block_object_dispose
,_Block_object_dispose
去对引用的auto变量进行一次release操作。
在使用clang转换OC为C++代码时,如果有
__weak
可能会出现下面报错:
让其支持ARC、指定运行时系统版本即可,比如:
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc -fobjc-arc -fobjc-runtime=ios-14.0.0 main.m
static变量
static变量:离开当前作用域不会销毁的变量。
// 定义一个Block
static int age = 10;
void(^WWBlock)(void) = ^{
NSLog(@"对static变量的捕获 - %d",age);
};
age = 20;
// 调用Block
WWBlock();
// 打印结果:
2022-12-06 20:27:55.716204+0800 BlockDemo[54594:5700817] 对static变量的捕获 - 20
底层C++代码如下:
从底层结构我们也看到了:Block会对static变量进行捕获,访问的方式是【指针传递】。
全局变量
int age;
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
// 定义一个Block
age = 10;
void(^WWBlock)(void) = ^{
NSLog(@"age is %d",age);
};
age = 20;
// 调用Block
WWBlock();
}
return 0;
}
// 打印结果:
2022-12-07 13:39:45.012065+0800 BlockDemo[197:6032120] age is 20
底层C++代码如下:
从底层结构我们发现:Block不会对全局变量进行捕获,直接访问全局变量即可。
思考:
1、为什么Block不会捕获全局变量,但是局部变量需要捕获?
全局变量在任何时候任何地方都是可以访问到的,因此不需要捕获可以直接访问。
局部变量因为作用域的问题需要被捕获,保证Block内部能够正确访问到该变量。
2、Block会对捕获self吗?
会,说明self是个局部变量。- (void)test { self.age = 10; void(^WWBlock)(void) = ^{ NSLog(@"age is %d", self.age); }; WWBlock(); }
底层C++代码如下:
self
和_cmd
其实是两个隐式参数,所以我们能在里面正常访问self
、_cmd
。
Block捕获变量总结
Block的类型
void(^block1)(void) = ^{
NSLog(@"This is block...");
};
int age = 10;
void(^block2)(void) = ^{
NSLog(@"age is %d",age);
};
NSLog(@"%@ %@ %@",[block1 class],[block2 class],[^{NSLog(@"age is %d", age);} class]);
NSLog(@"%@ %@ %@",[[block1 class] superclass], [[block2 class] superclass], [[^{NSLog(@"age is %d", age);} class] superclass]);
// 打印结果:
2022-12-07 15:40:29.626370+0800 BlockDemo[2188:6126897] __NSGlobalBlock__ __NSMallocBlock__ __NSStackBlock__
2022-12-07 15:40:29.627050+0800 BlockDemo[2188:6126897] NSBlock NSBlock NSBlock
Block有三种类型:__NSGlobalBlock__
、__NSMallocBlock__
、__NSStackBlock__
,都继承自NSBlock
。
注意:编译完的Block类型和运行时的Block类型会有一些区别。
应用程序的内存分配
程序区域(代码段):存放的就是我们写的一些代码。
数据区域:一般是存放一些全局变量。
堆:动态分配内存,自己管理内存。
栈:系统自动分配内存,不需要自己管理内存。
Block类型总结
1、只要没有访问auto变量的Block都是
__NSGlobalBlock__
类型的。
2、访问了auto变量的Block是__NSStackBlock__
类型的,因为我们是在ARC环境下,会自动进行copy操作,所以是__NSMallocBlock__
类型的。
3、__NSGlobalBlock__
类型的Block调用了copy还是__NSGlobalBlock__
类型。
Block的copy操作
在ARC环境下,编译器会根据情况自动将栈上的Block复制到堆上,比如以下情况:
- block作为函数返回值
- 将block赋值给
__strong
指针时 - block作为Cocoa API中方法名含有usingBlock的方法参数时
- block作为GCD API的方法参数时
注意:MRC下Block使用copy关键字修饰,ARC下Block使用strong或copy都可以,建议使用copy,与MRC下保持一致。
写在最后
关于Block底层原理的第一篇就分享到这里,如有错误请多多指教,欢迎大家去我的个人技术博客逛逛。