iOS进阶 - Block底层原理

一 block的本质

1 block本质上也是一个oc对象，它内部也有一个isa指针

2 block是封装了函数调用以及函数调用环境的oc对象

3 block的底层结构

Block源码转换查看

block在实际编译时无法转换成我们能够理解的源代码，但可以通过clang（LLVM编译器）转换成可读的源代码，步骤如下：

1打开终端，输入cd 把要转换的文件拖到终端，然后回车进入要转换文件的目录；

2输入命令clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp

二 block的变量捕获 capture

为了保证block内部能够正常访问外部的变量，block有个变量捕获机制

变量类型 捕获到block内部 访问方式

局部变量 auto 会捕获 值传递

static 会捕获 指针传递

全局变量

不用捕获

直接访问

三 block类型

block有三种类型，可以通过调用class方法或者isa指针查看具体类型，最终都是继承自NSBlock类型

__NSGlobalBlock__

__NSStackBlock__

__NSMallocBlock__

如何判断具体属于什么类型的block呢？

block类型 环境

NSGlobalBlock 没有访问auto变量

NSStackBlock 访问了auto变量

NSMallocBlock NSStackBlock 调用了copy

每一种类型的block调用copy后的

block类型 存储区域 调用copy后的复制效果

NSStackBlock 栈 从栈复制到堆

NSGlobalBlock 程序的数据区域data 什么也不做

NSMallocBlock 堆 引用计数增加

全局block调用copy后仍然是全局globalBlock

注意：

这是因为编译器默认在ARC环境下,应该切换到MRC环境下,看一下真正的block类型

将编译器改为去除ARC,在Build Settings -> automatic Reference Counting 中将ARC改为MRC

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，如：

block作为函数返回值时 如：Masonry

block赋值给__strong指针时

block作为Cocoa API中方法名有usingBlock的方法参数时 如[array enumeratorObjectsUsingBlock]

block作为GCD API的方法参数时

四 对象类型的auto变量

总结：

当block内部访问了对象类型的auto变量时

1 如果block在栈上，将不会堆auto变量产生强引用

2 如果block被拷贝到堆上

1）会调用block内部的copy函数

2）copy函数内部会调用Block_object_assign函数

3）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，l类似于retain（形成强引用或者弱引用）

3 如果block从堆上移除

1）会调用block内部的dispose函数

2）dispose函数内部会调用Block_object_dispose函数

3）_Block_object_dispose函数会自动释放引用的auto变量。类似于release

函数 调用时机

copy函数 栈上的block复制到堆上时

dispose函数 堆上的block被废弃时

__weak问题解决

使用clang转换oc为c++代码时，可能会遇到以下问题

Cannot create __weak reference in file using manual reference

解决：支持ARC、指定运行时系统版本，如：

xcrun -sdk iphooneos clang -arch arm64 -rewrite-objc -fobjc-arc -fobjc-runtime=ios-8.0 main.m

五 __block修饰符

1 __block的底层原理

__block可以用于解决block内部无法修auto变量的问题

__block不能修饰全局变量、静态变量（static）

编译器会将__block变量包装成一个对象

__forwarding指针指向自己

age – __forwarding – age

block内部有个__Block_byref_age_0

类型的指针age，指向结构体__Block_byref_age_0

结构体内部的forwarding指向自己，拿到结构体内部的age

2 __block的内存管理

当block在栈上时，并不会对__block变量产生强引用

当block被copy到堆上时

1会调用block内部的copy函数

2 copy函数内部会调用__Block_object_assign函数

3 _Block_object_assign函数会对__block变量形成强引用（retain）

⚠️注意：区分于auto对象类型，对象类型copy时要根据对应的属性修饰符

当block从堆中移除时

1 会调用block内部的dispose函数

2 dispose函数内部会调用_Bloock_object_dispose函数

3 _Block_object_dispose函数会自动释放引用的_block变量（release）

3 对象类型的auto变量、__block变量

当block在栈上时，对他们都不会产生强引用

当block拷贝到堆上时，都会通过copy函数来处理它们

1 __block变量（假设变量名叫做age）

_Block_object_assign((void*)&dst->age, (void*)src->age, 8/BLOCK_FIELD_IS_BYREF/);

2 对象类型的auto变量（假设变量名叫做obj）

_Block_object_assign((void*)&dst->obj,(void*)src->obj,3/BLOCK_FIELD_IS_OBJECT/);

当block从堆上移除时，都会通过dispose函数来释放它们

1 __block变量（假设变量名叫做a）

_Block_object_dispose((void*)src->age, 8/BLOCK_FIELD_IS_BYREF/);

2 对象类型的auto变量（假设变量名叫做p）

_Block_object_dispose((void*)src->obj, 3/BLOCK_FIELD_IS_OBJECT/);

对象 BLOCK_FIELD_IS_OBJECT

__block变量 BLOCK_FIELD_IS_BYREF

区别：

在堆上时，Block_object_assign

__block变量都是强引用，对象变量要根据其外部定义时的强弱来决定

4 被__block修饰的对象类型

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到堆上时

1 会调用__block变量内部的copy函数

2 copy函数内部会调用_Block_object_assign函数

3 _Block_object_assign函数会根据所指向对象的修饰符（__strong、__weak、__unsafe_unretained）作出相应的操作，形成强引用（retain）或者弱引用（注意：这里仅限于ARC时会retain，MRC时不会retain）

如果__block变量从堆上移除

1 会调用__block变量内部的dispose函数

2 dispose函数内部会调用_Block_object_dispose函数

3 _Block_object_dispose函数会自动释放指向的对象（release）

__block MYPerson *p = [MYPerson alloc] init];

区别于上面3中，添加__block修饰后，block内部的person指针，先指向__block包装的结构体，然后结构体中的person指针再指向person对象

MYPerson *p = [[MYPerson alloc] init];

__block __weak MYPerson *weakPerson = p;

MYBlock block = ^{

NSLog(@"---- %@",weakPerson);

};

+40:是__Block_byref_weakPerson_0的地址加40到weakPerson这个指针的地址

六 循环引用

简单举例：以下情况会造成循环引用

person.block = ^{

//循环引用

NSLog(@“age is %d”, person.age);

};

1 解决循环引用问题 - ARC

用__weak __unsafe__unretained 解决

__weak: 不会产生强引用 指向的对象销毁时，会自动让指针置为nil

__unsafe_unretained: 不会产生强引用，不安全，指向的对象销毁时，指针存储的地址不变，不会自动置为nil

用 __block 解决（必须调用block）

2 解决循环引用问题 - MRC

用 _unsafe__unretained 解决 （MRC不支持）

用 __block 解决（必须调用block）

七 相关问题

block的原理是怎样的？本质是什么？

答：block是封装了了函数调用和函数调用环境的OC对象，内部也有一个isa指针

__block的作用是什么？有什么使用注意点？

答：__bloock可以将变量包装成一个对象，解决block内部无法修改auto变量值的问题，通过block内部的__block_byref_变量_0 指针去访问这个变量的结构体对象，达到修改auto变量值的效果

block的属性修饰符词为什么是copy？使用block有哪些注意点？

答：没有copy的时候，block是在栈区的，释放时机不可控，进行copy操作，拷贝到堆上后，可以对其进行内存管理；

使用注意：循环引用问题

解决：__weak __unsafe_unretained __block

__weak typeof(self) weakSelf = self;

注意：在bloock内部，使用weakSelf，有时如延时函数情况下，self在使用时已经释放了，为了保证在block内部任务执行过程中self的存在，需要用__strong

__strong typeof(weakSelf) strongSelf = weakSelf;

其他：在ARC下，strong和copy效果一样，MRC下，copy会拷贝到堆上，strong不会

block在修改NSMutableArray，需不需要添加__block?

答：不需要，只是addObject

注意：如果mutArr = nil，是不行的