[iOS原理] Block的本质

文章目录

[[iOS原理] Block的本质](#[iOS原理] Block的本质)
前置研究
- iOS内存五大分区
- - 栈区
  - 堆区
  - [全局区 / 静态区](#全局区 / 静态区)
  - 常量区
  - 代码区
- isa指针
Block
- [ARC 在某些情况下会对 block 自动进行一次 copy 操作，将其从栈区移动到堆区](#ARC 在某些情况下会对 block 自动进行一次 copy 操作，将其从栈区移动到堆区)
- Block的应用及其注意事项

"心理史学......盖尔·多尼克将其定义为数学的一个分支，专门处理人类群体对特定的社会与经济刺激所产生的反应......"

"在这门学科的定义中，隐含着一个假设，即作为研究对象的人类汇集必须大到足以用统计学的方法来处理。集结的人数由许许多多的'阿西莫夫系数'（Asimov coefficient）决定。群体越大，预测的准确性就越高。"

------ 摘自《银河百科全书》第116版

上一篇博客里我们简单讲解了Block的用法，这篇里，我们来讲解一下Block的本质及其实现

在讲本质之前，我们先来复习（学习）几个前置概念

前置研究

iOS内存五大分区

iOS内存我们之前有讲过底层的分配逻辑，我们现在来讲讲它的内存布局

内存分区分为

栈区
堆区
全局区 / 静态区
常量区
代码区

想要判断一块数据在哪一部分，只需要使用lldb指令frame variable -L 来查看即可

栈区

栈区内存由系统自动分配和释放，不需要我们操心，它的存取速度极快

一般来说，负责存放函数的参数和函数内部定义的局部变量

堆区

内存由程序员手动管理

ARC时代，虽然编译器帮我们插入了retain/release，但本质上还是需要管理的（笑）

如果处理不好，出现野指针或者内存泄露就不好了

速度相对栈区要慢，一般存放通过 alloc, new, copy, mutableCopy 等创建的对象

全局区 / 静态区

全局区 / 静态区部分，程序运行期间一直存在，直到App退出才会被释放

它分为BSS（未初始化）和Data（已初始化）部分

一般来说存放全局变量和静态变量

常量区

常量区的数据只读，不可被修改，一般存放常量字符串，（如 @"Hello"），或者const 修饰的全局变量

一旦编译完成，其中的内容就无法再修改了

代码区

代码区跟上面比起来更像是规则而不是数据，它同样可读不可写

它里面存放的东西是编译之后的二进制代码

isa指针

isa 指针可以说是 Objective-C Runtime（运行时）机制的关键部分

简单来说，它是一张身份证，上面记载了所属对象的类别和其他信息

它告诉系统，我是谁，属于什么类

最关键的一点在于，isa构成了oc中查找方法的路径

对于block的原理来讲，我们现在先只复习这么多就足够了

Block

Block的本质

Block有的时候我们说可以把它的返回类型当作它的类型来用，有的时候说它是一种函数

我们使用clang指令将oc转换为C++可以看出

objectivec 复制代码

// Block 的底层结构体
struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;     //  block 的基本信息（包含 isa）
  struct __main_block_desc_0* Desc; //  描述信息（大小等）
  int age;                      // 捕获的外部变量
  
  // 构造函数
  __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int _age, int flags=0) : age(_age) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock; // isa 指针
    impl.FuncPtr = fp;                 // 函数指针，指向具体执行的代码
    // ...
  }
};

Block是有isa指针的，即它是一个对象

再观察覆写出的C++代码，找到其中的FuncPtr

编译器会把 Block 花括号 { ... } 里的代码提取出来，封装成一个静态 C 函数，然后让 FuncPtr 指向这个函数。调用 Block，本质上就是通过函数指针调用这个 C 函数

那关于捕获外部变量，Block又是如何实现的呢

继续观察覆写代码，结构体里的 int age; 即为Block捕获的外部变量

当你定义 Block 时，它把外部的 age 变量的值拷贝到了自己的结构体里，之后无论外面的 age 怎么变，Block 结构体里的 age 依然是 10

Block的三种类型

Block作为对象，在内存中也有位置，根据它的位置不同，Block分为三种：

_NSConcreteGlobalBlock (全局 Block)
- 位置：数据区（Data段）。
- 特点：没有访问任何外部局部变量（或者只访问了全局变量/静态变量）。相当于一个单例，整个 App 生命周期都在
_NSConcreteStackBlock (栈 Block)
- 位置：栈区。
- 特点：访问了外部局部变量。这是最危险的，因为栈内存由系统自动释放。如果作用域结束，Block 就没了，再调用就会 Crash
- 注意：在 ARC 环境下，编译器会自动帮我们将栈 Block 拷贝到堆上，所以我们现在很少见到纯粹的栈 Block 了
_NSConcreteMallocBlock (堆 Block)
- 位置：堆区。
- 特点：由栈 Block 调用 copy 而来。它的生命周期由引用计数管理（我们现在的 Block 属性都用 copy 修饰，就是为了把它搬到堆上，防止被销毁）

__block的本质

之前讲过，直接在block里修改外部局部变量会报错，必须加入__block修饰符

在默认情况下，Block捕获的是变量的值，是只读的

在加入__block后，编译器会生成一个新的结构体对象，并把原来的值变量将入到这个对象里

这样，它的本质是将值传递，变成指针传递

ARC 在某些情况下会对 block 自动进行一次 copy 操作，将其从栈区移动到堆区

出现以下情况时，ARC 会自动对 block 执行一次 copy 操作，将其从栈区移动到堆区：

当 block 作为函数返回值时
当 block 被强指针引用时
当 Cocoa API 方法名包含usingBlock，且 block 作为参数时，或 block 作为 GCD API 方法参数

Block的应用及其注意事项

作为iOS开发人员，对Block的使用一定是要达到精通程度的

Block的应用场景很广，首先就是函数思想，利用它作为一个匿名函数的性质，来保存代码块，灵活操作

但在架构层次中，如果你的嵌套层次非常深，那么不要使用Block，因为在这种情况下，Block的大量使用不便与你的代码调试以及代码直观性

引用资料：