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iOS-揭露Block的内部实现原理

本文于492天之前发表,文中内容可能已经过时。

想必大家对block都很熟悉了,虽然都会用,但是你真的知道它的原理吗?比如为什么要加上__block,这个修饰符到底有什么用?不加会有什么后果?block又是如何实现的等等。。。该篇文章就为大家揭晓关于Block的实现原理~

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想必大家对block都很熟悉了,虽然都会用,但是你真的知道它的原理吗?比如为什么要加上__block,这个修饰符到底有什么用?不加会有什么后果?block又是如何实现的等等。。。该篇文章就为大家揭晓关于Block的实现原理~

抛砖引玉

先给出问题,大家思考下结果吧,如果分别调用以下两个方法,结果如何?

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void blockFunc1()
{
int num = 100;
void (^block)() = ^{
NSLog(@"num equal %d", num);
};
num = 200;
block();
}

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void blockFunc2()
{
__block int num = 100;
void (^block)() = ^{
NSLog(@"num equal %d", num);
};
num = 200;
block();
}

答案是

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blockFunc1 : num equal 100
blockFunc2 : num equal 200

是不是有人答错了?再来两个函数。这两个的结果与blockFunc2一样,打印出来的 num 为 200

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// 全局变量
int num = 100;
void blockFunc3()
{
void (^block)() = ^{
NSLog(@"num equal %d", num);
};
num = 200;
block();
}

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void blockFunc4()
{
static int num = 100;
void (^block)() = ^{
NSLog(@"num equal %d", num);
};
num = 200;
block();
}

疑问:
我们发现num做为局部变量时加上 _ _block 修饰符、num做为全局变量以及num为静态局部变量时在block中输出结果是一样的,皆为被修改之后的值,而做为局部变量并且未加上__block的num在block中输出的值却还是未赋值之前的值。这是为什么呢?探索这个问题我们就需要看看底层结构是如何实现的了

探索内部原理

Objective-C是一个全动态语言,它的一切都是基于runtime实现的!在运行时会将OC转换成C,我们可以利用这个来查看关于block在内部是如何实现的
新建一个Command Line Tool项目,将以上代码放入main.m中,如图

main.m

这里我们打开终端,cd到项目目录下,然后将用下面的命令将OC重写为C

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clang -rewrite-objc main.m

rewrite-objc
这时我们可以发现当前目录下多了一个main.cpp文件,打开它并滚到最下面
打开main.cpp

main.cpp
这里我们可以看到blockFunc1的C语言实现方法

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void blockFunc1()
{
int num = 100;
void (*block)() = ((void (*)())&__blockFunc1_block_impl_0((void *)__blockFunc1_block_func_0, &__blockFunc1_block_desc_0_DATA, num));
num = 200;
((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block);
}

去掉类型转换

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void blockFunc1()
{
int num = 100;
// *************************重点句***********************
void (*block)() = &__blockFunc1_block_impl_0(__blockFunc1_block_func_0, &__blockFunc1_block_desc_0_DATA, num));
// *****************************************************
num = 200;
((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block);
}

这里我们可以看到

block实际上是指向结构体的指针

该结构体为
__blockFunc1_block_impl_0

我们来看下带__block的blockFunc2

blockFunc2
在 blockFunc1 中,block指向了一个名为blockFunc1_block_impl_0的结构体,并且在初始化时输入了三个参数(blockFunc1_block_impl_0最后的flags有默认参数,所以可以不用传参),第三个参数就是我们写的num,与blockFunc2相比较,这里的num并没有带*号,所以说在这里它只是传值而非传址,而下面的【num = 200;】也就没什么卵用了。这就是blockFunc2、blockFunc3与blockFunc4为什么能打印出num改变后的值,而blockFunc1不行的原因。

在这里我们也可以看出:

编译器会将block的内部代码生成对应的函数

SO

我们总结下,block在内部会作为一个指向结构体的指针,当调用block的时候其实就是根据block对应的指针找到相应的函数,进而进行调用,并传入自身

__block的实现

我们再来看看 _ block, _block也被转换成了结构体,并含有5个变量

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struct __Block_byref_num_0 {
void *__isa; // isa指针
__Block_byref_num_0 *__forwarding; // 实例本身
int __flags;
int __size;
int num; // 我们的num值
};


图片对应着blockFunc2中的

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__block int num = 100;

当创建num并用__block修饰的时候,会初始化这五个变量
当我们执行

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num = 200;

对应着

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(num.__forwarding->num) = 200;

上面刚刚提到过 _ _forwarding是实例本身,即类型结构体__Block_byref_num_0的&num,再找到对应的num变量,将其原来的100修改为200~~

到此,关于Block内部实现的揭晓也就到此结束了,希望本文能让你对block有更深的理解,感谢你耐心的阅读!

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