iOS之武功秘籍⑮: Block的原理

2021-03-03  本文已影响0人  長茳

iOS之武功秘籍 文章汇总

写在前面

相信大家对block都有一定的了解，日常开发中也经常能看到它的身影.本文会从block概念、blcok循环引用、block底层三方面进行讲解

本节可能用到的秘籍Demo

一、Block初探

① block定义

带有自动变量（局部变量）的匿名函数叫做block，又叫做匿名函数、代码块

② block分类

block主要有三种类型

此时的block无参也无返回值，属于全局block

此时的block会访问外界变量，即底层拷贝a，所以是堆区block

其中局部变量a在没有处理之前（即没有拷贝之前）是 栈区block， 处理后（即拷贝之后）是堆区block ，目前的栈区block越来越少了

这个情况下，可以通过__weak不进行强持有，block就还是栈区block

总结:

二、Block循环引用

① 循环引用的分析

② 解决循环引用

请问下面两段代码有循环引用吗？


解决循环引用常见的方式有以下几种:

②.1 方式①: weak-strong-dance

此时的weakSelf和self指向同一片内存空间，且使用__weak不会导致self的引用计数发生变化，可以通过打印weakSelf和self的指针地址，以及self的引用计数来验证，如下所示

其中strongSelf是一个临时变量，在block的作用域内，即内部block执行完就释放strongSelf

这种方式属于打破self对block的强引用，依赖于中介者模式，属于自动置为nil，即自动释放

②.2 方式②: __block修饰变量

这种方式同样依赖于中介者模式，属于手动释放，是通过__block修饰对象，主要是因为__block修饰的对象是可以改变的

需要注意的是这里的block必须调用，如果不调用block，vc就不会置空，那么依旧是循环引用，self和block都不会被释放.

②.3 方式③: 对象self作为参数

主要是将对象self作为参数，提供给block内部使用，不会有引用计数问题

②.4 方式④: NSProxy 虚拟类

使用场景

NSProxy的使用场景主要有两种

循环引用解决原理
主要是通过自定义的NSProxy类的对象来代替self，并使用方法实现消息转发

下面是NSProxy子类的实现以及使用的场景

②.5 总结

循环应用的解决方式从根本上来说就两种，以self -> block -> self为例

三、Block底层原理

主要是通过clang、断点调试等方式分析Block底层

③.1 block本质

通过简化我们知道:相当于block等于__main_block_impl_0，是一个函数

总结：block的本质是对象、函数、结构体，由于block函数没有名称，也被称为匿名函数或代码块

block通过clang编译后的源码间的关系如下所示，以__block修饰的变量为例

③.1.1 block为什么需要调用

在底层block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，这也是block为什么需要调用的原因.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

③.1.2 block是如何获取外界变量的

__main_block_func_0中的a是值拷贝，如果此时在block内部实现中作 a++操作，是有问题的，会造成编译器的代码歧义，即此时的a是只读的.

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

③.1.3 __block的原理

底层编译为如下

总结：

上面__block和非__block修饰局部变量产生两种不同的拷贝

③.2 分析block源码所在位置

可以到苹果开源网站下载最新的libclosure-78源码,通过查看_Block_copy的源码实现，发现block在底层的真正类型是Block_layout

③.3 Block真正类型 -- Block_layout

查看Block_layout类型的定义，是一个结构体

以上关于descriptor的分类可以从其构造函数中体现，其中Block_descriptor_2和Block_descriptor_3都是通过Block_descriptor_1的地址，经过内存平移得到的

③.4 Block内存变化

此时读取block断点处读取寄存器x0，此时的block是 栈block -- __NSStackBlock__

调用情况

前面提到的Block_layout的结构体源码,从源码中可以看出，有个属性invoke，即block的执行者，是从isa的首地址平移 16字节取到invoke，然后进行调用执行的.

③.5 签名

继续操作，读取x0寄存器,看内存布局,通过 内存平移 3*8 就可获得Block_layout的属性descriptor,主要是为了查看是否有Block_descriptor_2 和Block_descriptor_3，其中3中有block的签名

其中签名的部分说明如下

//无返回值
return value: -------- -------- -------- --------
    type encoding (v) 'v'
    flags {}
    modifiers {}
    frame {offset = 0, offset adjust = 0, size = 0, size adjust = 0}
    memory {offset = 0, size = 0}
argument 0: -------- -------- -------- --------
    //encoding = (@),类型是 @?
    type encoding (@) '@?'
    //@是isObject ，？是isBlock，代表 isBlockObject
    flags {isObject, isBlock}
    modifiers {}
    frame {offset = 0, offset adjust = 0, size = 8, size adjust = 0}
    //所在偏移位置是8字节
    memory {offset = 0, size = 8}

block的签名信息类似于方法的签名信息，主要是体现block的返回值，参数以及类型等信息.

③.6 block三次copy分析

③.6.1 _Block_copy源码分析

进入_Block_copy源码，将block从栈区拷贝至堆区

③.6.2 _Block_object_assign 分析

想要分析block的三层copy，首先需要知道外部变量的种类有哪些，在__block的cpp文件中，在函数声明时会传__main_block_desc_0_DATA结构体，在里面又会去调用__main_block_copy_0函数，__main_block_copy_0里面会调用_Block_object_assign.

对block修饰其中用的最多的是BLOCK_FIELD_IS_OBJECT和BLOCK_FIELD_IS_BYREF

而_Block_object_assign是在底层编译代码中，外部变量拷贝时调用的方法就是它

进入_Block_object_assign源码

此时捕获到的变量是被__block修饰的BLOCK_FIELD_IS_BYREF类型，就会调用*dest = _Block_byref_copy(object);

代码调试

通过上面的分析，我们可以知道这些方法的执行顺序_Block_copy->_Block_byref_copy->_Block_object_assign,正好对应上述的三层copy

综上所述，那么block是如何拿到cj_name的呢？

三层copy总结
综上所述，block的三层拷贝是指以下三层：

注意：只有__block修饰的对象，block的copy才有三层

③.6.3 _Block_object_dispose 分析

在__Block_byref_id_object_dispose_131实现中调用的就是_Block_object_dispose，下面我们看下_Block_object_dispose的底层实现：

通过源码我们可以知道_Block_object_dispose是进行release操作，通过不同分区的block，进行不同的释放操作.而_Block_object_assign是进行retain操作的.

③.6.4 总结

Block的三层copy的流程如下图所示

写在后面

和谐学习,不急不躁.我还是我,颜色不一样的烟火.

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