关于objective-c:ObjectiveC-之-block

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前言

作为 iOS 开发，咱们素日里会高频应用 block，block 十分重要，在学习 Swift 闭包时，我忽然感觉能够将 Objective-C block 和 Swift 闭包 一起比照学习。

如果你针对上面的问题曾经有了比拟深的了解，那么能够略过本篇文章：

  1. block 的数据结构
  2. block 的内存机制
  3. block 和 weakify/strongify 的关联
  4. Swift 闭包和 Objective-C block 的区别
  5. dispatch_block_t 的利用场景

一、block 的数据结构

（一）block 语法解析

作为硬核派，理解 block 数据结构咱们必定不能 Google 他人的论断，咱们有本人的 clang 工具，应用 clang 工具，能够将 OC 代码转成 C++ 代码。

首先，咱们筹备 main.m 这个类，类内容为：

// main.m 

int main() {return 1;}

咱们切到 main.m 类所在文件夹，应用指令xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m，发现语法解析生成的 cpp 代码如下main.cpp：

// main.cpp

#import <UIKit/UIKit.h>

int main() {void (^block)(void) = ^ {NSLog(@"Hello World!");
    };
    block();
    return 1;
}

接着咱们在 main.m 中增加 block 代码：

// main.m 

int main() {void (^block)(void) = ^ { };
    block();
    return 1;
}

持续应用 clang 解析main.m，发现生成的 cpp 代码如下:

// main.cpp

struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags=0) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_9b_w0ymsg0n3yqdlb90w49xqmz40000gn_T_main_2428cf_mi_0);
    }

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() {void (*block)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));
    ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block);
    return 1;
}
static struct IMAGE_INFO {unsigned version; unsigned flag;} _OBJC_IMAGE_INFO = {0, 2};

去除强制转换后咱们能够看出申明 block 的时候，block 底层调用了 __main_block_iml_0 构造体，传入的参数别离是 __main_block_func_0(办法函数) 和&__main_block_desc_0_DATA(构造体地址)。

（二）block Cpp 数据结构解析

1.__main_block_func_0 的办法代码段

// 须要传入的参数是构造体：__main_block_impl_0
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_9b_w0ymsg0n3yqdlb90w49xqmz40000gn_T_main_2428cf_mi_0);
    }
}

能够看到，这个函数体中传入了 __cself 和 block 中调用的办法 NSLog。

2. __main_block_desc_0_DATA 的构造体代码段

static struct __main_block_desc_0 {
  size_t reserved;       // 作用不大，不须要理睬
  size_t Block_size;     // 整个 block 的在内存中占的字节大小
} __main_block_desc_0_DATA = {0, sizeof(struct __main_block_impl_0)};// 计算 blcok 主构造体__main_block_impl_0 的大小

总的来言，此构造体就是为了保留 block 构造体的大小

3. __main_block_impl_0

__main_block_impl_0 是承载 block 最重要的构造，钻研 __main_block_impl_0 能够从两个方面。

struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags=0) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};

能够发现，__main_block_impl_0 构造中次要蕴含了两个构造体：

  • struct __block_impl impl：函数指针
  • struct __main_block_desc_0* Desc：block 大小等内存信息

__block_impl和 __main_block_desc_0 均由构建 block的办法传入，比方下面咱们构建 block 传入的两个参数：__main_block_func_0和 __main_block_desc_0，就是用来构建 impl 和 Desc 的。

二、block 束缚问题

通过剖析一般 block 函数的 Cpp 构造，咱们明确了 block 函数的根本数据结构，上面咱们进一步剖析：为什么应用 block 时，须要有以下的关键词润饰：

  • 捕捉的变量须要应用 __block 能力批改
  • 应用 self 须要用关键词 weakify、strongify 润饰

（一）捕捉的变量须要应用 __block 能力批改

#import "ViewController.h"

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {[super viewDidLoad];
    
    __block NSInteger num = 0;
    void (^blockTest)(void) = ^ {num = 1;};
    blockTest();}

@end

代码示例如上，咱们能够发现，如果咱们定义的 NSInteger num 如果不必 __block 润饰，编译器会报错：Variable is not assignable (missing __block type specifier)，那么咱们会产生一个疑难：block到底是如何捕捉变量的呢？为什么我要批改的变量必须要用 __block 关键词 进行润饰能力在 block 中对其进行批改？

应用指令将上述代码生成对应的 cpp 代码，内容如下：

static void _I_ViewController_viewDidLoad(ViewController * self, SEL _cmd) {((void (*)(__rw_objc_super *, SEL))(void *)objc_msgSendSuper)((__rw_objc_super){(id)self, (id)class_getSuperclass(objc_getClass("ViewController"))}, sel_registerName("viewDidLoad"));

    __attribute__((__blocks__(byref))) __Block_byref_num_0 num = {(void*)0,(__Block_byref_num_0 *)&num, 0, sizeof(__Block_byref_num_0), 0};
    void (*blockTest)(void) = ((void (*)())&__ViewController__viewDidLoad_block_impl_0((void *)__ViewController__viewDidLoad_block_func_0, &__ViewController__viewDidLoad_block_desc_0_DATA, (__Block_byref_num_0 *)&num, 570425344));
    ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)blockTest)->FuncPtr)((__block_impl *)blockTest);
}

咱们发现和第一局部咱们在 main.m 定义简略的 block 不同，这里的生成的 block 并不是struct __main_block_impl_0，而是struct __ViewController__viewDidLoad_block_impl_0。

所以咱们首先能够明确的是，不同的 block 有其本人的命名标准，但后缀根本都是_block_impl_0。

接着咱们查看 __ViewController__viewDidLoad_block_impl_0 的定义：

struct __ViewController__viewDidLoad_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __ViewController__viewDidLoad_block_desc_0* Desc;
  __Block_byref_num_0 *num; // by ref
  __ViewController__viewDidLoad_block_impl_0(void *fp, struct __ViewController__viewDidLoad_block_desc_0 *desc, __Block_byref_num_0 *_num, int flags=0) : num(_num->__forwarding) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};

与第一局部 __main_block_impl_0 相比，__ViewController__viewDidLoad_block_impl_0减少了 __Block_byref_num_0 *num 这个字段，也就是说咱们在 block 中援用的字段，都会呈现在 block 构造体中。

咱们看到 __Block_byref_num_0 *num 后标注了 // by ref，也就意味着 block 中对num 理论是援用（不是 copy），所以咱们须要对 num 应用关键词 __block 将其转成 __Block_byref_num_0 援用类型。

（二）应用 self 须要用关键词 weakify/strongify 润饰

1. 不应用 weakify/strongify 润饰，会产生什么？

初学 block 时，咱们大概率都会遇到一个问题：block中应用的 self 没有进行 weakify/strongify解决，咱们也晓得这样做的问题：

当 block 中应用了 self（没有进行weakify/strongify 申明），当执行 block 时，self如果曾经被开释，那么在 block 中执行 self 办法利用就会 crash，因为 self 曾经被开释。

如果不对 block 中应用的 self 申明weakify/strongify，生成的 cpp 代码会是什么状况：

#import "ViewController.h"

@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {[super viewDidLoad];
    
    void (^blockTest)(void) = ^ {self.view.backgroundColor = [UIColor orangeColor];
    };
    blockTest();}

@end

生成的 cpp 代码：

struct __ViewController__viewDidLoad_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __ViewController__viewDidLoad_block_desc_0* Desc;
  ViewController *self;
  __ViewController__viewDidLoad_block_impl_0(void *fp, struct __ViewController__viewDidLoad_block_desc_0 *desc, ViewController *_self, int flags=0) : self(_self) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};
static void __ViewController__viewDidLoad_block_func_0(struct __ViewController__viewDidLoad_block_impl_0 *__cself) {
  ViewController *self = __cself->self; // bound by copy

        ((void (*)(id, SEL, UIColor * _Nullable))(void *)objc_msgSend)((id)((UIView *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)self, sel_registerName("view")), sel_registerName("setBackgroundColor:"), ((UIColor * _Nonnull (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("UIColor"), sel_registerName("orangeColor")));
    }
static void __ViewController__viewDidLoad_block_copy_0(struct __ViewController__viewDidLoad_block_impl_0*dst, struct __ViewController__viewDidLoad_block_impl_0*src) {_Block_object_assign((void*)&dst->self, (void*)src->self, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);}

static void __ViewController__viewDidLoad_block_dispose_0(struct __ViewController__viewDidLoad_block_impl_0*src) {_Block_object_dispose((void*)src->self, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);}

static struct __ViewController__viewDidLoad_block_desc_0 {
  size_t reserved;
  size_t Block_size;
  void (*copy)(struct __ViewController__viewDidLoad_block_impl_0*, struct __ViewController__viewDidLoad_block_impl_0*);
  void (*dispose)(struct __ViewController__viewDidLoad_block_impl_0*);
} __ViewController__viewDidLoad_block_desc_0_DATA = {0, sizeof(struct __ViewController__viewDidLoad_block_impl_0), __ViewController__viewDidLoad_block_copy_0, __ViewController__viewDidLoad_block_dispose_0};

static void _I_ViewController_viewDidLoad(ViewController * self, SEL _cmd) {((void (*)(__rw_objc_super *, SEL))(void *)objc_msgSendSuper)((__rw_objc_super){(id)self, (id)class_getSuperclass(objc_getClass("ViewController"))}, sel_registerName("viewDidLoad"));

    void (*blockTest)(void) = ((void (*)())&__ViewController__viewDidLoad_block_impl_0((void *)__ViewController__viewDidLoad_block_func_0, &__ViewController__viewDidLoad_block_desc_0_DATA, self, 570425344));
    ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)blockTest)->FuncPtr)((__block_impl *)blockTest);
}

要害语句是：

static void __ViewController__viewDidLoad_block_func_0(struct __ViewController__viewDidLoad_block_impl_0 *__cself) {
  ViewController *self = __cself->self; // bound by copy

        ((void (*)(id, SEL, UIColor * _Nullable))(void *)objc_msgSend)((id)((UIView *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)self, sel_registerName("view")), sel_registerName("setBackgroundColor:"), ((UIColor * _Nonnull (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("UIColor"), sel_registerName("orangeColor")));
    }

bound by copy，应用 copy 的形式进行绑定，咱们晓得 copy 意味着浅拷贝，被援用的对象援用计数会 +1，那么这样就会出问题：

  1. self 中定义了 block，相当于 self 持有了block
  2. 同时 block 中又持有了 self
  3. 导致循环援用，该开释的对象无奈被开释，内存泄露

为了验证下面所说的 循环援用导致无奈回收 的状况，咱们来模仿一个场景：

@implementation BNDestroyDemoView

- (instancetype)initWithFrame:(CGRect)frame {if (self = [super initWithFrame:frame]) {dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(3 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{NSLog(@"BNDestroyDemoView initWithFrame:%@",self);
        });
    }
    return self;
}

@end

咱们新建了一个类BNDestroyDemoView.h，这个类被创立后会被立即置 nil:

@interface ViewController ()

@property (nonatomic, strong) BNDestroyDemoView *demoView;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {[super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view.
    
    self.demoView = [[BNDestroyDemoView alloc] initWithFrame:CGRectMake(0, 0, 50, 50)];
    self.demoView = nil;
}


@end

这个类会提早 3 秒执行 dispatch_after 中的 block 内容，即便咱们曾经将 self.demoView置 nil，3 秒后咱们仍旧能够看到如下的日志打印，表明 self 并没有被零碎回收：

2. weakify/strongify 润饰，是进行深拷贝吗？

通过下面的剖析，咱们明确一个情理：应用 block 时要防止产生 循环援用，既然浅拷贝会导致援用计数 +1。

既然如上的浅拷贝逻辑会导致循环援用，咱们有什么方法解决循环援用呢？

  • 深拷贝
  • 弱援用，强应用

深拷贝的办法是将 self 的内存间接拷贝一份，不对原 self 的援用计数新增，这种办法首先从开销上会比拟大，而且有时 self 如果被重置为 nil，咱们的指标就是不执行 self 的办法，而不是执行深拷贝后的 self 办法。

所以那就只有应用 弱援用，强应用 的办法了，这种办法在 iOS 开发中是一种通用的解决方案，在 Runloop 循环援用 Timer、YYAsyncLabel等技术计划中都有应用，上面进行具体的论述。

弱援用 的意思是：我传入 block 中的 self 通过 weak进行润饰，不减少 self 的援用计数

强应用 的意思是：我在执行 block 办法体期间，须要将 弱援用 的self改为 强援用 ，防止在执行block 期间 self 被回收。

对应的代码实现如下：

- (void)viewDidLoad {[super viewDidLoad];
    
    __weak __typeof(self) weakSelf  = self;
    void (^block)(void) = ^ {__strong __typeof(self) strongSelf = weakSelf;
        NSLog(@"Hello World!");
    };
    block();}

于此咱们便解决了应用 block 会导致循环援用的问题，但继而又产生了一个问题：

强援用 的self有可能为 nil 吗？

答案是：可能。如果在执行 block 之前，self就曾经被回收，因为 block 在执行前对 self 是弱援用，所以 self 是有可能变为 nil 的。

@implementation BNDestroyDemoView

- (instancetype)initWithFrame:(CGRect)frame {if (self = [super initWithFrame:frame]) {__weak __typeof(self) weakSelf  = self;
        dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(3 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{__strong __typeof(self) strongSelf = weakSelf;
            NSLog(@"BNDestroyDemoView initWithFrame:%@",@[strongSelf]);
        });
    }
    return self;
}

@end

下面这段代码是十分不强壮的，如果 BNDestroyDemoView 在执行 block 之前被零碎回收，就会导致 crash：

三、dispatch_block_t 的利用场景

通常咱们写一个不带参数的块回调函数是这样写的：

在 . h 头文件中
typedef void (^leftBlockAction)(); // 定义类型
-(void)leftButtonAction:(leftBlockAction)leftBlock; // 在定义一个回调函数：在.m 文件中：-(void)leftButtonAction:(leftBlockAction)leftBlock{leftBlock();
}

应用dispatch_block_t 只有在.h 头文件定义属性办法

@property (nonatomic,copy) dispatch_block_t leftBlockAction;

在.m 文件 调用的办法里调用

if (self.leftBlockAction) {self.leftBlockAction();
}

在另个模块里间接:

MyAlertView *alert = [[MyAlertView alloc]init];
alert.leftBlockAction = ^() {NSLog(@"left button clicked");
};

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正文完
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发表至： objective-c
2022-03-06
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