Block 那些事

Block 那些事

概念

Block是iOS4.0+ 和Mac OS X 10.6+ 引进的对C语言的扩展，用来实现匿名函数的特性
闭包是一个能够访问其他函数内部变量的函数.

基本语法

^(returnType)(argsList)
body
}
returnType可以省略，argsList如果没有可以省略，最简单的block语法形式如：
^
body;
}
定义一个无参，返回值为void的block。
如果定义一个block变量，则语法形式为：
returnType (^blockVar)(argsList)
body;
}
例如：
int (^blockVar)（NSString* arg）
return @“Hello World”;
}
上述定义一个 返回值为整数，带有一个字符串参数的blockVar变量。
为了方便使用常常使用typedef给block类型定义一个别名，如
typedef int (^returnIntBlock)(NSSstring *arg);
returnIntBlock blockVar;
此时returnIntBlock就代表反回值为整数参数为字符串的block类型。blockVar 代表 该block类型的一个变量。

基本用法

  1. 定义普通变量。

     //定义一个返回值为整型，带有两个整形参数的block变量
 NSInteger (^returnIntVar)(NSInteger, NSInteger);
 //给block变量赋值
 returnIntVar = ^NSInteger(NSInteger left, NSInteger right){
         return left + right;
     };

  2. 定义属性。

     @property (nonatomic, copy) NSInteger (^returnIntBlock)(NSInteger, NSInteger);

  3. block作为方法参数。

     - (void)methodWithBlockArg:(NSInteger (^)(NSInteger, NSInteger))blockArg{
     NSInteger sum ;
     sum =  blockArg(3, 4);
 }

  4. block作为方法的返回值。
    - (void (^)(NSString *arg))methodReturnBlock{

         return ^void(NSString *arg){
         NSLog(@"arg: %@", arg);
     };
 }

  5. block作为函数的返回值。
    void (^functionReturnBlock(NSString *arg))(NSString *arg){

         return ^void(NSString *arg){
         NSLog(@"arg: %@", arg);
     };
 }
block注意事项

  1. 修改引用的外部变量。
    默认情况下block内部是不能修改应用变量的值的，若要修改，需在定义外部变量时使用__block关键字修饰。
    __block NSInteger a = 3;
    void(^blockOp)() = ^(){
    a = 5;
    };
    blockOp();

  2. 循环引用。最常见的情况是对象拥有block，block内部又去访问对象的属性，这时，在block外面定义一个弱引用。如下
    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    self.returnIntBlock = ^(NSInteger left, NSInteger right){

              weakSelf.sum =    left + right ;
         
         return weakSelf.sum;
     };
block原理

为了研究编译器是如何实现 block 的，我们需要使用 clang。clang 提供一个命令，可以将 Objetive-C 的源码改写成 c 语言的，借此可以研究 block 具体的源码实现方式。该命令是：

clang -rewrite-objc block.c
我们先新建一个名为 block1.c 的源文件：
include <stdio.h>

int main()
{
        int a = 100;
        void (^block2)(void) = ^{
        printf("%d\n", a);
        };
        block2();
        return 0;
}

然后在命令行中输入:

clang -rewrite-objc block1.c

如果成功，会在当前目录下生成一个block.cpp的源文件。该文件中的关键代码如下：
struct __block_impl {
void *isa;
int Flags;
int Reserved;
void FuncPtr;
};
struct __main_block_impl_0 {
struct __block_impl impl;
struct __main_block_desc_0 Desc;
int a;
__main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int _a, int flags=0) : a(_a) {
impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
impl.Flags = flags;
impl.FuncPtr = fp;
Desc = desc;
}
};
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
int a = __cself->a; // bound by copy
printf("%d\n", a);
}

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)};

int main()
{
int a = 100;
void (*block2)(void) = (void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, a);
((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)block2)->FuncPtr)((__block_impl *)block2);
return 0;
}

其中：

  • isa 指针，所有对象都有该指针，用于实现对象相关的功能。

  • flags，用于按 bit 位表示一些 block 的附加信息。

  • reserved，保留变量。

  • funcPtr，函数指针，指向具体的 block 实现的函数调用地址。

  • desc， 表示该 block 的附加描述信息，主要是 size 大小，以及 copy 和 dispose 函数的指针。

  • a，capture 过来的变量，block 能够访问它外部的局部变量，就是因为将这些变量（或变量的地址）复制到了结构体中。
    我们修改上面的源码，在变量前面增加 __block关键字：
    include <stdio.h>

    int main()
    {
    __block int i = 1024;
    void (^block1)(void) = ^{
    printf("%d\n", i);
    i = 1023;
    };
    block1();
    return 0;
    }

生成的关键代码如下，可以看到，差异相当大：

    struct __Block_byref_i_0 {
    void *__isa;
    __Block_byref_i_0 *__forwarding;
    int __flags;
    int __size;
    int i;
    };
    
    struct __main_block_impl_0 {
    struct __block_impl impl;
    struct __main_block_desc_0* Desc;
    __Block_byref_i_0 *i; // by ref
    __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, __Block_byref_i_0 *_i, int flags=0) : i(_i->__forwarding) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
    }
    };
    static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
    __Block_byref_i_0 *i = __cself->i; // bound by ref
    
    printf("%d\n", (i->__forwarding->i));
    (i->__forwarding->i) = 1023;
    }
    
    static void __main_block_copy_0(struct __main_block_impl_0*dst, struct __main_block_impl_0*src) {_Block_object_assign((void*)&dst->i, (void*)src->i, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);}
    
    static void __main_block_dispose_0(struct __main_block_impl_0*src) {_Block_object_dispose((void*)src->i, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);}
    
    static struct __main_block_desc_0 {
    size_t reserved;
    size_t Block_size;
    void (*copy)(struct __main_block_impl_0*, struct __main_block_impl_0*);
    void (*dispose)(struct __main_block_impl_0*);
    } __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0), __main_block_copy_0, __main_block_dispose_0};
    
    int main()
    {
    __attribute__((__blocks__(byref))) __Block_byref_i_0 i = {(void*)0,(__Block_byref_i_0 *)&i, 0, sizeof(__Block_byref_i_0), 1024};
    void (*block1)(void) = (void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, (__Block_byref_i_0 *)&i, 570425344);
    ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)block1)->FuncPtr)((__block_impl *)block1);
    return 0;
    }

源码中增加一个名为 __Block_byref_i_0 的结构体，用来保存我们要 capture 并且修改的变量 a。
main_block_impl_0 中引用的是 Block_byref_i_0 的结构体指针，这样就可以达到修改外部变量的作用。
对于 block 外的变量引用，block 默认是将其复制到其数据结构中来实现访问的。


对于用 __block 修饰的外部变量引用，block 是复制其引用地址来实现访问的。

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