[iOS]Block系列探究一 - 初探

Dear 丶 2022-10-01 11:46 117阅读 0赞

一直搞不懂OC的Block和Java的Lambda，特意研究了一下OC的Block。如果有理解不对或者不到位的地方，欢迎指正。 这一篇我们先梳理一下Block从声明到调用的大致流程。

#### 前言 ####

我们在开发中，声明变量的形式一般如下：

NSInteger number;
    UIView *view;
    复制代码

可是蛋疼的Block声明形式却是：

void (^block)(int number);
    复制代码

为什么不是这种形式：

void (^)(int number) block;
    复制代码

带着疑问，我们往下看。

#### 一、C语言函数指针 ####

首先，我想让大家看一段代码：

int main(int argc, char * argv[]) {
        // funcPtr为指针变量
        int (*funcPtr)(int count);
        // 指针变量指向函数的地址
        funcPtr = &func;
        int count = 10;
        // 调用方法
        (*funcPtr)(count);
    }
    
    // 函数实现
    int func(int count) {
        int result = count++;
        NSLog(@"count = %d，地址:%p", count, &count);
        printf("result = %d\n", result);
        return result;
    }
    复制代码

上面代码中的funcPtr并不是函数名，而是一个指针变量，它指向了func函数的地址。

我们再来看一下Block的声明和实现：

- (void)block {
        // 声明block
        void (^block)(int count);
        int count = 10;
        // block的实现
        block = ^void (int count) {
            count++;
            NSLog(@"count = %d，地址:%p", count, &count);
        };
        // block的调用
        block(count);
        NSLog(@"count = %d，地址:%p", count, &count);
    }
    复制代码

我们可以发现，函数指针的声明和Block的声明格式很相似 。仅有两点不同：

*  Block没有函数名
 *  Block带有"^"(插入记号)：因为macOS和iOS的APP源代码中大量使用Block，插入记号便于查找 那么我们可以猜测一下，block的底层实现可能是C语言的函数指针？

#### 二、Block声明的底层实现 ####

block的底层实现可能是C语言的函数指针？我们来验证一下。 首先我们新建一个macOS的命令行项目，然后在main.m函数中声明并调用一个block，代码如下：

int main(int argc, const char * argv[]) {
        @autoreleasepool {
            // 声明block
            void (^block)(int count);
            int count = 10;
            // block的实现
            block = ^void (int count) {
                count++;
                NSLog(@"count = %d，地址:%p", count, &count);
            };
            // block的调用
            block(count);
            NSLog(@"count = %d，地址:%p", count, &count);
        }
        return 0;
    }
    复制代码

在终端中cd到main.m所在的目录，利用clang(LLVM编译器)，把OC代码转换成C/C++代码：

clang -rewrite-objc main.m
    复制代码

在main.m所在的文件夹会创建出main.cpp文件，在文件的最下面，找到了我们需要的代码：

// __block_imp结构体
    struct __block_impl { 
      void *isa;
      int Flags;
      int Reserved;
      void *FuncPtr;
    };
    
    // __main_block_desc_0结构体
    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)};
    
    // __main_block_impl_0结构体
    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;
      }
    };
    
    // __main_block_func_0函数
    static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself, int count) {
    
                count++;
                NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_0r_hkkmpct143n4wd3xxk0l1j8c0000gn_T_main_3c0991_mi_0, count, &count);
    }
    
    int main(int argc, const char * argv[]) {
        /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 
    
            void (*block)(int count);
            int count = 10;
            
            // block的实现
            block = ((void (*)(int))&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));
            
            // block的调用
            ((void (*)(__block_impl *, int))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block, count);
            
            // 打印count
            NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_0r_hkkmpct143n4wd3xxk0l1j8c0000gn_T_main_3c0991_mi_1, count, &count);
        }
        return 0;
    }
    复制代码

接下来，我们会分析上面代码中的各个结构体。

##### 2.1 \_\_block\_impl结构体 #####

// __block_imp结构体
    struct __block_impl { 
      void *isa;
      int Flags;
      int Reserved;
      void *FuncPtr;
    };
    复制代码

\_\_block\_imp可以理解为block类对象的结构体。下面我会介绍一下该结构体中每一个成员。 `isa`指针表示block是由`_NSConcreteStackBlock`、`_NSConcreteGlobalBlock`或者`_NSConcreteMallocBlock`实例化的。所以，block对象有以上三种基类。关于这三种基类，之后的文章我会详细说明，敬请期待。 Flags标识符，默认为0。Reserved为保留字段。FuncPtr指针变量，它是一个函数指针，指向实现block闭包内自定义的代码`__main_block_func_0 函数`。

##### 2.2 \_\_main\_block\_desc\_0结构体 #####

// __main_block_desc_0结构体
    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)};
    复制代码

reserved为保留字段，目前用不到，以后可能会用上。Block\_size表示该结构体占据了多少空间。

##### 2.3 \_\_main\_block\_impl\_0结构体 #####

// __main_block_impl_0结构体
    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;
      }
    };
    复制代码

`__main_block_impl_0`结构体有两个成员，分别是`__block_impl`结构体和`__main_block_desc_0`结构体的指针。 我们来看下`__main_block_impl_0`结构体的创建函数：

__main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags=0)
    复制代码

我们可以看到需要传fp指针和desc结构体，fp是一个函数指针，用来赋值给impl成员的FuncPtr变量。fp指向的是`__main_block_func_0 函数`。

##### 2.4 \_\_main\_block\_func\_0函数 #####

// __main_block_func_0函数
    static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself, int count) {
    
                count++;
                NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_0r_hkkmpct143n4wd3xxk0l1j8c0000gn_T_main_3c0991_mi_0, count, &count);
    }
    复制代码

`__main_block_func_0`函数是用户写在block闭包内部的代码。

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上面几部分是block的声明和实现转换成c/c++语言。 下面我们看一下main()函数里面block的调用。

#### 三、Block调用的底层 ####

int main(int argc, const char * argv[]) {
        /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 
    
            void (*block)(int count);
            int count = 10;
            
            // block的赋值
            block = ((void (*)(int))&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));
            
            // block的调用
            ((void (*)(__block_impl *, int))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block, count);
            
            // 打印count
            NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_0r_hkkmpct143n4wd3xxk0l1j8c0000gn_T_main_3c0991_mi_1, count, &count);
        }
        return 0;
    }
    复制代码

接下来我们着重看一下上面main()函数。

##### 3.1 Block的赋值 #####

// block的赋值
    block = ((void (*)(int))&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));
    复制代码

`((void (*)(int))&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));`这句代码就是`__main_block_impl_0`结构体的创建，传入`__main_block_func_0`和`__main_block_desc_0_DATA`两个参数。然后使用取地址符`&`获取结构体的地址，并且进行强转`((void (*)(int))`，强转为声明block的数据类型`void (^block)(int count);`。这里就是函数指针的应用。

##### 3.2 Block的调用 #####

// block的调用
    ((void (*)(__block_impl *, int))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block, count);
    复制代码

需要注意的是上面代码中的`block`是个指针变量，这句代码其实就是调用了`__block_impl *`类型的`block`的FuncPtr函数`__main_block_func_0`，`__main_block_func_0`函数需要传入`__block_impl *`类型的block和`void (^block)(int count);`中的`count`。

以上就是block在main()函数中的调用。

#### 四、梳理流程 ####

接下来我们把block从声明到调用的流程梳理一下。 总结一下，block，其实就是C语言的函数指针，只不过多了一些结构体用来表示OC对象。 整体的流程为：

*  step1: 声明函数指针`void (*block)(int count);`
 *  step2: 创建`__main_block_impl_0`结构体，其实FuncPtr指向`__main_block_func_0`函数，step1中的block指针变量指向`__main_block_impl_0`的地址
 *  step3: 调用block(即`__main_block_impl_0`)中的FuncPtr(即`__main_block_func_0`)函数。

以上三步对比第一章中C语言的函数指针：

// funcPtr为指针变量
    int (*funcPtr)(int count);
    // 指针变量指向函数的地址
    funcPtr = &func;
    int count = 10;
    // 调用方法
    (*funcPtr)(count);
    复制代码

这样block从声明到调用的流程就清晰了。所以block表面上是匿名函数，实际上在底层还是声明了函数`__main_block_func_0`，是有函数名。

转载于:https://juejin.im/post/5cc0050cf265da035948746d