OC--Block--(二)

2018-08-25

上篇讲到了Block其实就是oc对象

本文主要讲解Block值捕获以及如何修改block捕获的变量,说明下本文的目录结构（简书竟然没做目录功能，有点失望，给个简书生成目录的链接吧）

注意把示例中的这行代码改成下面的形式，否则无效

1	// @match https://www.jianshu.com/p/*

一、Block是如何捕获变量的

1.1 局部变量

1.1.1 auto类型变量

1.1.1.1 基本数据类型

修改下main.m的代码

#import <Foundation/Foundation.h>

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
    
        int a  = 10;
        void (^block) (void) = ^{
            NSLog(@"----%d-",a);
        };
        a = 20;
        block();
    }
    return 0;
}

发现打印的是

转成C++代码发现有些变化了

struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  int a; //变化1
  __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int _a, int flags=0) : a(_a) { // 这也是c++的语法表示 将 参数`_a` 赋值给 变量`a`
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
  int a = __cself->a; // 变化3

            NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_s2_zmz_wcdj2px2kh6hm1zkcd780000gp_T_main_4fb442_mi_0,a);
        }


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

        int a = 10;
        void (*block) (void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, a));// 变化2
        a = 20;
        ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block);
    }
    return 0;
}

变化1：发现block多了个int类型的变量a;
变化2：调用block的时候除了传递block本身外，把a的值也就是10传递给了里面的变量a
变化3：最后方法执行的地方__main_block_func_0也是把block的变量a取出

1.1.1.2 对象数据类型

原来block的结构还不是定的，会随着拥有的变量改变内存结构

再举个例子来进一步理解下值捕获，改造下代码

#import <Foundation/Foundation.h>

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
    
       NSString *name  = @"jack";
        NSLog(@"进入block前的地址----%p",name);
        void (^block) (void) = ^{
            NSLog(@"进入block的地址----%@--%p",name,name);
        };
        name = @"rose";
        NSLog(@"修改name之后的地址----%p",name);
        block();
    }
    return 0;
}

输出

1
2
3

进入block前的地址----0x100001078
修改name之后的地址----0x1000010d8
进入block的地址----jack--0x100001078

c++代码，这次简单写下就是多了个*name属性

struct __main_block_impl_0 {
 ...
  NSString *name;
  __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, NSString *_name, int flags=0) : name(_name) {
...
  }
};

解释下为什么是输出jack

在进入block前name地址为0x100001078，当到了__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, name))的时候相当于把name的值也就是0x100001078给了__main_block_impl_0里面的name变量，当再次name = @"rose";的时候之前的name的值已经不是0x100001078，而是0x1000010d8了，所以后来当调用的时候访问的是__main_block_impl_0的name变量的值0x100001078所存的值是jack

弄了一张图帮助理解下

1.1.2 static类型变量

1.1.2.1 对象类型

接着我们再次修改下代码

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
    
       static NSString *name  = @"jack";
        void (^block) (void) = ^{
            NSLog(@"----%@--",name);
        };
        name = @"rose";
        block();
    }
    return 0;
}

就是加了一个static

输出

1	----rose--

这次的结果完全不一样了，这又是为什么呢，继续看c++的实现

struct __main_block_impl_0 {
    ...
    NSString **name;  // 1
    ...
};
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
  NSString **name = __cself->name; // 3

NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_s2_zmz_wcdj2px2kh6hm1zkcd780000gp_T_main_9d6d5e_mi_1,(*name));//4
        }

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

       static NSString *name = (NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_s2_zmz_wcdj2px2kh6hm1zkcd780000gp_T_main_9d6d5e_mi_0;

        void (*block) (void) = &__main_block_impl_0(__main_block_func_0, 
                                                &__main_block_desc_0_DATA,
                                                 &name, //2
                                                 570425344));
        name = (NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_s2_zmz_wcdj2px2kh6hm1zkcd780000gp_T_main_9d6d5e_mi_2;

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

看到代码1处已经是二重指针，2处这个时候给的不是name指向的内存地址，而是name变量的地址，3处在调用的时候取出的是指向name变量地址的内存，而不是name所指向的内存，所以要想获取name所指向的内存，4处通过*name取值进行传参

也就是红色箭头的变化

1.2 全局变量

1.2.1 非static修饰的全局变量

1.2.1.1 对象类型

当变量是全局的变量时


NSString *name  = @"jack";

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
    
        void (^block) (void) = ^{
            NSLog(@"----%@--",name);
        };
        name = @"rose";
        block();
    }
    return 0;
}

发现也是输出

---rose--

额，这又是怎么回事呢，看源码吧

NSString *name = (NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_s2_zmz_wcdj2px2kh6hm1zkcd780000gp_T_main_3b419d_mi_0;


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


            NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_s2_zmz_wcdj2px2kh6hm1zkcd780000gp_T_main_3b419d_mi_2,name);
        }

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

        void (*block) (void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));
        
        name = (NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_s2_zmz_wcdj2px2kh6hm1zkcd780000gp_T_main_3b419d_mi_3;

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

我们可以发现这个时候block内部并没有像之前那样生成一个同名的变量，也就是对于全局变量block是不会捕获的,当变量是static全局变量时也和全局变量一样，留给读者自行测试了

1.2.1.2 基本类型

略…

1.2.2 static修饰的全局变量

略… 读者自行写demo

说了这么多我们来梳理下，我们思考一个问题，block为什么要捕获变量，是因为里面有个方法，方法需要使用变量，

如果是局部变量的话，如果不持有他的话是不是过了作用域就释放了，那就不能完成方法的正常调用，所以对于局部变量，一定会捕获的；
对于全局变量，刚才说了block捕获变量的原因要使用变量，既然是全局变量，那在哪都可以访问，所以不需要捕获；
那为什么局部变量有的是传地址有的是传值呢，对于非static修饰的局部变量其实是auto的，这种变量是放在栈区的，过了作用域就会被系统回收，如果block捕获变量的地址的话，那可能捕获的地址已经被系统回收，或者已经被其他的对象占用了，这个时候程序会出现无法预料的异常，但是如果是static修饰的，是放在数据区的，不会随着作用域的而销毁，从而放地址是安全的

总结就是下面这张图

二、 Block捕获对对象的引用计数的影响

2.1 `NSMallocBlock`对对象的引用计数的影响 `ARC`环境

我们知道基本数据类型是放在栈中的，回收是由系统自动回收的无需考虑，所以我们这里只考虑auto类型的对象类型的引用计数

需要新增一个MyPerson类

//MyPerson.h
#import <Foundation/Foundation.h>

@interface MyPerson : NSObject

@end

//MyPerson.m

#import "MyPerson.h"

@implementation MyPerson

- (void)dealloc {
    NSLog(@"-%s",__func__);
}
@end

main.m代码如下

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
  
        void (^myBlock) (void);
        {
            MyPerson *p = [[MyPerson alloc] init];
           myBlock = ^ {
                NSLog(@"----%@",p);
            };
            
            NSLog(@"block类型---%@",[myBlock class]);
        }
     
        NSLog(@"----");

    }
    return 0;
}

输出

1	__NSMallocBlock__

这里p并没有释放掉，按道理过了120行应该就释放的，其实此时MyPerson *p = [[MyPerson alloc] init];和__strong MyPerson *p = [[MyPerson alloc] init];是等价的

说明__NSMallocBlock__类型的myBlock会对__strong修饰的p对象的引用计数产生影响

再修改main.m函数

此时输出

1 2	__NSMallocBlock__ --[MyPerson dealloc]

发现p正常释放了

说明__NSMallocBlock__类型的myBlock不会对__weak修饰的 p对象的引用计数产生影响

2.2 `NSStackBlock`对对象的引用计数的影响 `MRC`环境

把项目改成MRC

MyPerson

#import "MyPerson.h"

@implementation MyPerson

- (void)dealloc {
    [super dealloc];
    NSLog(@"-%s",__func__);
}
@end

mian.m如图

此时打印

1 2	block类型---__NSStackBlock__ --[MyPerson dealloc]

发现p正常释放了，此时的myBlock的类型为__NSStackBlock__类型的,

说明__NSStackBlock__类型的myBlock不会对__strong修饰的 p对象的引用计数产生影响

再修改一下main.m的代码如图，新增的代码看红色处

会发现此时只会输出

1	block类型---__NSMallocBlock__

但是p并没有释放

说明__NSMallocBlock__类型的myBlock会对__strong修饰的p对象的引用计数产生影响

2.3 结论

得出以下结论：

当block内部访问了对象类型的auto变量时
如果block是在栈上，将不会对auto变量产生强引用
如果block被拷贝到堆上
会调用block内部的copy函数;
copy函数内部会调用_Block_object_assign函数_Block_object_assign函数会根据auto变量的修饰符（strong、weak、__unsafe_unretained）做出相应的操作，形成强引用（retain）或者弱引用
如果block从堆上移除
会调用block内部的dispose函数;
dispose函数内部会调用_Block_object_dispose函数_Block_object_dispose函数会自动释放引用的auto变量（release）

三、__block如何做到可以修改变量的

由前面的了解我们知道block要想可以修改变量，那么就不能值捕获，也就是不能放在栈内存中，因为栈内存是的释放无法控制，所以要买放在全局区，要么放在堆区，来看下苹果是放在哪里的。

3.1 __block变量的内存结构

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
    
        MyPerson *p = [[MyPerson alloc] init];
        p.name = @"jack";
        
        void (^myBlock) (void) = ^ {
            p = [[MyPerson alloc] init];
            NSLog(@"---%@",p.name);
        };
        
        myBlock();
    }
    return 0;
}

像这样在block的内部直接修改变量是会报错的，要想修改需要借助__block修饰符

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
    
      __block  MyPerson *p = [[MyPerson alloc] init];
        p.name = @"jack";
        
        void (^myBlock) (void) = ^ {
            p = [[MyPerson alloc] init];
            NSLog(@"---%@",p.name);
        };
        
        myBlock();
    }
    return 0;
}

我们看看转成的c++的代码

可以看到和之前没有__block修饰的不同的是这次的p变成了类型为__Block_byref_p_0 *p
再看初始化的地方

一行__block MyPerson *p = [[MyPerson alloc] init];就变成了初识化一个__Block_byref_p_0类型的结构体，然后把该结构体的指针给到myBlock，而我们初始化的那个p则给了__Block_byref_p_0内部的p对象

3.2 __block变量的内存管理

当__block变量在栈上时，不会对指向的对象产生强引用
当block变量被copy到堆时
会调用block变量内部的copy函数，copy函数内部会调用_Block_object_assign函数_Block_object_assign函数会根据所指向对象的修饰符（strong、weak、__unsafe_unretained）做出相应的操作，形成强引用（retain）或者弱引用（MRC除外，MRC时不会retain）
如果block变量从堆上移除
会调用block变量内部的dispose函数，dispose函数内部会调用_Block_object_dispose函数
_Block_object_dispose函数会自动释放指向的对象（release）

和没有__block修饰的auto对象变量差不多，只是第二条中对MRC不起作用

这里的Block0相当于myBlock，__block变量就是p,15行的时候变量MyPerson类型的变量p，就变成了指向__Block_byref_p_0类型的指针了，且处于栈中，到了21行结束，由于是arc环境,myBlock就是为右边的blockcopy后的处于堆上了,这是变量p也会被拷贝到堆上，当23执行的时候调用的就是堆上的block，访问的也是堆上的内容，对于block内部的NSLog(@"---%@",p.name);则是结构体p内部的MyPerson类型的p对象

3.3 block的forwarding指针

可以看到__Block_byref_p_0结构如下

有一个__forwarding，在main.m中初始化的时候传的就是__Block_byref_p_0自身的地址，取值的时候也是通过p->__forwarding->p去取值岂不是多此一举？

其实这是不管当__block修饰的结构体变量，处于栈上海市被复制到堆上，都可以访问到同一个p变量

我们把代码改下

此时会输出rose

代码过了21行，myBlock就已经在堆上了，到了23行访问还是栈中的结构体变量，那为何还是打印rose呢，就是因为有了__forwarding指针的作用，保证了此时不管在栈中还是在堆中都可以访问到同一个MyPerson类型的变量p，当__block修饰的变量从栈中copy到堆中的时候发送的事情入下图

可以看出苹果的实现是通过把变量放在堆区的方式来实现修改__block捕获的变量的，也可以看出__block对对象的内存影响还是蛮大的。

(完)

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