iOS - Block探究系列一
一直搞不懂OC的Block和Java的Lambda，特意研究了一下OC的Block。如果有理解不对或者不到位的地方，欢迎指正。
这一篇我们先梳理一下Block从声明到调用的大致流程。
前言
我们在开发中，声明变量的形式一般如下：
NSInteger number;
UIView *view;
可是蛋疼的Block声明形式却是：
void (^block)(int number);
为什么不是这种形式：
void (^)(int number) block;
带着疑问，我们往下看。
一、C语言函数指针
首先，我想让大家看一段代码：
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;
}
上面代码中的funcPtr并不是函数名，而是一个指针变量，它指向了func函数的地址。
我们再来看一下Block的声明和实现：
- (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);
}
我们可以发现，函数指针的声明和Block的声明格式很相似 。仅有两点不同：
- Block没有函数名
- Block带有"^"(插入记号)：因为macOS和iOS的APP源代码中大量使用Block，插入记号便于查找
那么我们可以猜测一下，block的底层实现可能是C语言的函数指针？
二、Block声明的底层实现
block的底层实现可能是C语言的函数指针？我们来验证一下。
首先我们新建一个macOS的命令行项目，然后在main.m函数中声明并调用一个block，代码如下：
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;
}
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
在main.m所在的文件夹会创建出main.cpp文件，在文件的最下面，找到了我们需要的代码：
// __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;
}
接下来，我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;
};
__block_imp可以理解为block类对象的结构体。下面我会介绍一下该结构体中每一个成员。
isa指针表示block是由_NSConcreteStackBlock、_NSConcreteGlobalBlock或者_NSConcreteMallocBlock实例化的。所以，block对象有以上三种父类。关于这三种父类，之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)};
reserved为保留字段，目前用不到，以后可能会用上。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;
}
};
__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。
我们来看下__main_block_impl_0结构体的创建函数：
__main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags=0)
我们可以看到需要传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);
}
__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。
下面我们看一下main()函数里面block的调用。
三、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;
}
接下来我们着重看一下上面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));
((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结构体的创建，传入__main_block_func_0和__main_block_desc_0_DATA两个参数。然后使用取地址符&获取结构体的地址，并且进行强转((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);
需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函数需要传入__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。
四、梳理流程
接下来我们把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。
整体的流程为：
step1: 声明函数指针void (*block)(int count);
step2: 创建__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(__main_block_impl_0)中的FuncPtr(__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);
这样block从声明到调用的流程就清晰了。所以block表面上是匿名函数，实际上在底层还是声明了函数__main_block_func_0，是有函数名。
