一 Block的實(shí)現(xiàn)
1. 在main函數(shù)中聲明、實(shí)現(xiàn)并調(diào)用一個(gè)block
2. 然后我們通過clang命令將main.m轉(zhuǎn)為c++文件
clang命令：
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m
3. block的聲明和實(shí)現(xiàn)
void(*block)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));
在block的實(shí)現(xiàn)中使用了__main_block_impl_0函數(shù)，并將__main_block_impl_0函數(shù)返回值的地址賦值給了我們聲明的block變量“block”
4.?__main_block_impl_0
在__main_block_impl_0的結(jié)構(gòu)中我們看到一個(gè)同名的構(gòu)造函數(shù)（上圖紅框標(biāo)記的函數(shù)）。這里我們可以看出，實(shí)現(xiàn)block時(shí)，調(diào)用__main_block_impl_0函數(shù)，并返回了一個(gè)__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體，并取了此結(jié)構(gòu)體的地址，所以變量“block”的實(shí)質(zhì)是一個(gè)__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體的地址。
5. __block_impl
可以看出__block_impl結(jié)構(gòu)與oc對(duì)象一樣，都有一個(gè)isa指針。其中FuncPtr字段保存的就是自定義邏輯代碼塊轉(zhuǎn)化后函數(shù)的指針。
5 __main_block_impl_0構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用
此構(gòu)造函數(shù)有三個(gè)參數(shù)，其中第三個(gè)參數(shù)在構(gòu)造函數(shù)聲明時(shí)直接賦值為0（int flags=0），所以我們不用考慮第三個(gè)參數(shù)，主要分析另外兩個(gè)參數(shù)，__main_block_func_0和&__main_block_desc_0_DATA
6. 參數(shù)__main_block_func_0
這里有個(gè)NSLog，我們分析這里就是我們實(shí)現(xiàn)block時(shí)的具體邏輯。我們?cè)趯?shí)現(xiàn)block時(shí)，將自定義邏輯的代碼塊封裝成了__main_block_func_0函數(shù)，并將__main_block_func_0函數(shù)的地址作為參數(shù)傳入了__main_block_impl_0構(gòu)造函數(shù)，將__main_block_func_0存儲(chǔ)在__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體中。
7. 參數(shù)&__main_block_desc_0_DATA
在上圖中我們看到__main_block_desc_0_DATA是對(duì)結(jié)構(gòu)體__main_block_desc_0初始化后的結(jié)果。在初始化時(shí)reserved被賦值為0，Block_size中存儲(chǔ)著__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體占用空間的大小。
8.?__main_block_impl_0構(gòu)造函數(shù)的實(shí)現(xiàn)
我們可以看到：
impl.isa存儲(chǔ)著表示block類型的內(nèi)容，這表明block實(shí)質(zhì)上是一個(gè)OC對(duì)象。
impl.Flags中存儲(chǔ)著0，是源碼中寫死的，暫時(shí)不討論此參數(shù)。
impl.FuncPtr中存儲(chǔ)的是block自定義邏輯代碼塊封裝的函數(shù)地址。
Desc中存儲(chǔ)著整個(gè)__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體所占空間的大小。
9. 一張圖總結(jié)一下block的實(shí)現(xiàn)過程
二 Block的調(diào)用
我們知道實(shí)現(xiàn)block時(shí)，自定義邏輯的代碼塊是存儲(chǔ)在了FuncPtr中，所以調(diào)用過程實(shí)際就是找到FuncPtr并調(diào)用。
我們從上面__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體內(nèi)存示意圖中看出，__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體的第一個(gè)成員是impl，它的地址與__main_block_impl_0的地址其實(shí)是一樣的，所以我們直接把__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體強(qiáng)轉(zhuǎn)為__block_impl結(jié)構(gòu)體，然后直接調(diào)用其中的FuncPtr。
這樣就完成了block的調(diào)用。
三 Block的變量捕獲
1. 捕獲局部自動(dòng)變量
上圖中變量a是一個(gè)局部自動(dòng)變量（省略了auto修飾詞）。從圖中我們可以分析出，block中訪問block外的局部值類型參數(shù)時(shí)，是通過__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體緩存住參數(shù)值，然后再傳入__main_block_func_0函數(shù)中的。
這是一個(gè)簡(jiǎn)單的變量捕獲過程。
2. 捕獲多種值類型變量
這里聲明了4個(gè)變量：a，局部自動(dòng)變量；b，局部靜態(tài)變量；c，全局變量；d，全局靜態(tài)變量。
這四個(gè)變量被block捕獲的邏輯如下：
a：通過__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體緩存住a的值，然后通過__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體獲取到a的值
b：通過__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體緩存住b的地址，然后通過__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體獲取到b的地址，最終獲取到b的值
c：直接訪問
d：直接訪問
這樣我們就能解釋下圖這種情況了
我們?cè)趯?shí)現(xiàn)block之后修改了變量a、b、c、d的值，在打印時(shí)發(fā)現(xiàn)，a的值并沒有改變。這是因?yàn)樵趯?shí)現(xiàn)block的值被賦值給了__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體內(nèi)的成員，這時(shí)block中使用的a已經(jīng)不是block外聲明的那個(gè)a了。
四 Block的類型
1. block的類型
圖中定義了6種情況的block：
1. 沒有使用外部變量 ????2. 使用了局部變量????????????3. 使用了靜態(tài)局部變量
4. 使用了全局變量????????5. 使用了全局靜態(tài)變量? ? ?6. 直接調(diào)用
結(jié)果可總結(jié)為：
這里我們看到block有三種類型，分別為NSGlobalBlock、NSMallocBlock和NSStackBlock。
2. block類型間的關(guān)系與區(qū)別
從上面6個(gè)block的分析中我們可以看出當(dāng)block中沒用通過__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體直接存儲(chǔ)變量的值時(shí)，block的類型為NSGlobalBlock。
當(dāng)block中通過__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體重存儲(chǔ)了變量的值時(shí)，block的類型為NSStackBlock。
但是這里有一個(gè)特例，block1也在__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體重存儲(chǔ)了變量的值，但是它的類型卻是NSMallocBlock。
這是因?yàn)樵贏RC模式下，如果有變量引用了block，則block會(huì)自動(dòng)被copy一次，將block從棧區(qū)拷貝到堆區(qū)。此時(shí)block的內(nèi)存控制由引用計(jì)數(shù)控制。在MRC過程中是沒有copy操作的。
由此我們可以知道，我們?cè)贏RC環(huán)境中生命block屬性時(shí)，使用copy和strong關(guān)鍵詞修飾最終的效果都是一樣的，用strong修飾時(shí)block也會(huì)自動(dòng)copy。我們現(xiàn)在還是用copy修飾block屬性主要是延用MRC時(shí)代的寫法。
NSGlobalBlock：存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)段（全局區(qū)），內(nèi)存在程序結(jié)束后由系統(tǒng)回收。
NSStackBlock：內(nèi)存由編譯器控制，過了作用域就會(huì)被回收。
NSMallocBlock：內(nèi)存根據(jù)引用計(jì)數(shù)控制。
3. block clang后的類型
我們可以看到，block0~block5對(duì)應(yīng)著__main_block_func_0~__main_block_func_5這個(gè)五個(gè)結(jié)構(gòu)體，下面我們分別看下這五個(gè)結(jié)構(gòu)體中的isa指針指向什么。
clang之后的block類型全部都是_NSConcreteStackBlock類型，與我們之前打印的結(jié)果不一致。我在網(wǎng)上找到了一些其他大神的分析，記錄在這里。
1. block0，block2，block3，block4并未使用外部變量，應(yīng)該是一個(gè)_NSConcreteGlobalBlock，而用clang顯示的卻是_NSConcreteStackBlock，唐巧的說法是：clang 改寫的具體實(shí)現(xiàn)方式和 LLVM 不太一樣。
2. 把編譯后的代碼copy到mm中后
((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA))();
此行會(huì)crash，因?yàn)?i>((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA))指向的是impl的isa，也就是_NSConcreteStackBlock的指針。
需要改寫成
struct __main_block_impl_0 impl_0 = __main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA);
((void (*)())(impl_0.impl.FuncPtr))();
才能執(zhí)行成功。
或許clang改寫的實(shí)現(xiàn)跟LLVM確實(shí)不一樣吧。
作者：WhiteZero鏈接：http://m.itdecent.cn/p/d96d27819679來源：簡(jiǎn)書著作權(quán)歸作者所有。商業(yè)轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系作者獲得授權(quán)，非商業(yè)轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。
4. block類型的具體實(shí)現(xiàn)
我們?cè)赽lock捕獲局部自動(dòng)變量a時(shí)發(fā)現(xiàn)，clang后的block實(shí)現(xiàn)自動(dòng)添加了一個(gè)變量a，這個(gè)a是從哪里來的？我們需要進(jìn)一步探尋block類型的底層結(jié)構(gòu)。
源碼簡(jiǎn)要分析
我們?cè)谠创a中找到Block_private.h文件中找到Block_layout結(jié)構(gòu)體，此結(jié)構(gòu)體就是block的真實(shí)結(jié)構(gòu)。
最后面有個(gè)注釋，表示輸入的變量也會(huì)保存在此結(jié)構(gòu)體中，旁邊的內(nèi)存示意圖中variables就是保存輸入的變量的空間。
其中的isa就是指向block類型的（_NSConcreteStackBlock，_NSConcreteMallocBlock，_NSConcreteGlobalBlock）
五 Block捕獲對(duì)象類型參數(shù)
1. 源碼分析
搞清楚了block的源碼結(jié)構(gòu)之后，我們?cè)賮砜纯碞SMallocBlock類型的block是怎么通過copy操作放進(jìn)堆區(qū)的。
1. Block_copy()
我們現(xiàn)在知道NSMallocBlock類型的block是對(duì)NSStackBlock類型的block進(jìn)行了一次copy后得到的，我們現(xiàn)在要來研究一下這個(gè)copy方法中做了什么操作。
我們?cè)赽lock源碼中的Block.h中看到了這個(gè)copy方法的定義，叫做Block_copy(...)
其本質(zhì)是_Block_copy()方法，這個(gè)方法的具體實(shí)現(xiàn)在runtime.cpp文件中
如圖，objc的引用計(jì)數(shù)為3，這是因?yàn)?，new出來的內(nèi)存區(qū)域在賦值給objc時(shí)引用計(jì)數(shù)加一，在創(chuàng)建stack類型block時(shí)，捕獲外部變量過程中會(huì)拷貝一份，這時(shí)引用計(jì)數(shù)加一，在將block賦值給變量“block”時(shí)又執(zhí)行了一次copy操作，這時(shí)objc的引用計(jì)數(shù)又加了一，所以此時(shí)objc的引用計(jì)數(shù)是3。
3. Block_descriptor_2
我們從上邊_Block_copy()方法分析中看到，在copy過程中調(diào)用了_Block_call_copy_helper函數(shù)，在這個(gè)函數(shù)中判斷了是否有Block_descriptor_2結(jié)構(gòu)體，如果有的話我們將調(diào)用其中的copy函數(shù)。
我們先來看下Block_descriptor_2結(jié)構(gòu)體是什么樣的。
其中copy和dispose都是一個(gè)函數(shù)的指針，而這兩個(gè)函數(shù)具體在哪里實(shí)現(xiàn)的呢？
我們構(gòu)造一個(gè)block，不能block中捕獲一個(gè)OC對(duì)象的變量，clang之后就可以看到這兩個(gè)函數(shù)。
我們?cè)赺_main_block_desc_0_DATA結(jié)構(gòu)體中看到，多了兩個(gè)字段，而且在初始化時(shí)將__main_block_copy_0和__main_block_dispose_0這兩個(gè)函數(shù)的地址傳了進(jìn)去。
我們接下來分析這兩個(gè)函數(shù)。
4. __main_block_copy_0
__main_block_copy_0函數(shù)的本質(zhì)是_Block_object_assign函數(shù)，我們分析一下_Block_object_assign函數(shù)。
5.?__main_block_dispose_0
__main_block_copy_0函數(shù)的本質(zhì)是_Block_object_dispose函數(shù)，我們分析一下_Block_object_dispose()函數(shù)。
6. 總結(jié)一下
（1）在實(shí)現(xiàn)block時(shí)，如果block引用了外部局部變量，且block被引用時(shí)，block的類型被設(shè)置為NSMallocBlock類型
（2）對(duì)象的傳遞與值類型一樣也是在__main_block_impl_0結(jié)構(gòu)體中新增一個(gè)字段保存
（2）在block中捕獲OC對(duì)象的參數(shù)后看到，系統(tǒng)自動(dòng)構(gòu)造出了__main_block_copy_0和__main_block_dispose_0兩個(gè)函數(shù)
（3）__main_block_copy_0和__main_block_dispose_0這兩個(gè)函數(shù)保存在__main_block_desc_0_DATA結(jié)構(gòu)體中
（4）NSMallocBlock是NSStackBlock copy得來的，在copy的過程中通過__main_block_copy_0和__main_block_dispose_0這兩個(gè)方法對(duì)捕獲的對(duì)象進(jìn)行內(nèi)存管理。
六 __block修飾符
1. __block修飾符源碼分析
當(dāng)我們希望在block中修改變量的影響范圍擴(kuò)展到block之外，我們需要在聲明變量時(shí)使用__block修飾符，那這個(gè)修飾符具體是怎么樣實(shí)現(xiàn)這一功能的？我們先clang一下，看下具體實(shí)現(xiàn)是怎樣的。
可以看到，用__block修飾的變量被構(gòu)造成了__Block_byref_objc_0類型的結(jié)構(gòu)體，在構(gòu)造函數(shù)__main_block_impl_0初始化時(shí)，對(duì)象objc被賦值為__Block_byref_objc_0結(jié)構(gòu)體的__forwarding字段。
我們先來看下__Block_byref_objc_0結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)。
這里看到前面賦值給objc字段的__forwarding也是一個(gè)__Block_byref_objc_0結(jié)構(gòu)體，還是看不出來__block是如何實(shí)現(xiàn)的。
2. __block修飾符原理
我們先將main.h文件修改到mrc模式，修改方式如下
修改到mrc模式之后實(shí)現(xiàn)下面的代碼
打印結(jié)果如下
在copy的過程中，有__block修飾的OC對(duì)象，會(huì)被構(gòu)造在__Block_byref_object_0結(jié)構(gòu)體的__forwarding字段中。
在棧block中，__forwarding指向的是自己（棧中的__Block_byref_object_0結(jié)構(gòu)體），棧block經(jīng)歷了copy操作之后，將__Block_byref_object_0結(jié)構(gòu)體拷貝到了堆中。
堆中__Block_byref_object_0結(jié)構(gòu)體的__forwarding指向的也是自己（堆中的__Block_byref_object_0結(jié)構(gòu)體），
但是此時(shí)棧中__Block_byref_object_0結(jié)構(gòu)體的__forwarding指向的不是自己了（指向了堆中的__Block_byref_object_0結(jié)構(gòu)體）。
我們看看此時(shí)block中使用objc的具體實(shí)現(xiàn)
在使用objc時(shí)通過__forwarding重新指向了對(duì)象的存儲(chǔ)位置，這樣copy之后無論是在棧block中還是堆block中訪問的都是同一個(gè)objc對(duì)象了。
最后我們還可以自己嘗試一下，在block copy之后在block外直接打印objc，此時(shí)objc指針位置也與其他block中的objc同步了。
__forwarding的操作是在__main_block_copy_0函數(shù)當(dāng)中的__Block_byref_copy()函數(shù)中實(shí)現(xiàn)的。
參考文獻(xiàn)
關(guān)注公眾號(hào)，回復(fù)26H49獲取block源碼
