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@MicroCai 2016-05-20T12:11:56.000000Z 字数 4546 阅读 23006

block没那么难（一）：block的实现

Archives iOS

本系列博文总结自《Pro Multithreading and Memory Management for iOS and OS X with ARC》

block 顾名思义就是代码块，将同一逻辑的代码放在一个块，使代码更简洁紧凑，易于阅读，而且它比函数使用更方便，代码更美观，因而广受开发者欢迎。但同时 block 也是 iOS 开发中坑最多的地方之一，因此有必要了解下 block 的实现原理，知其然，更知其所以然，才能从根本上避免挖坑和踩坑。

需要知道的是，block 只是 Objective-C 对闭包的实现，并不是 iOS 独有的概念，在 C++、Java 等语言也有实现闭包，名称不同而已。

特别声明

以下研究所用的过程代码由 clang 编译前端生成，仅作理解之用。实际上 clang 根本不会将 block 转换成人类可读的代码，它对 block 到底做了什么，谁也不知道。

所以，切勿将过程代码当做block的实际实现，切记切记！！！

将下面的 test.m 代码用 clang 工具翻译 test.cpp 代码

clang -rewrite-objc test.m

test.m 代码

  1. /************* Objective-C 源码 *************/
  3. int main()
  4. {
  5.     void (^blk)(void) = ^{ printf("Block\n"); }; 
  6.     blk();
  7.     return 0;
  8. }

test.cpp

  1. /************* 使用 clang 翻译后如下 *************/
  3. struct __block_impl
  4. {
  5.     void *isa;
  6.     int Flags;
  7.     int Reserved;
  8.     void *FuncPtr;
  9. };
  11. struct __main_block_impl_0
  12. {
  13.     struct __block_impl impl;
  14.     struct __main_block_desc_0* Desc;
  16.     __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags=0)
  17.     {
  18.         impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
  19.         impl.Flags = flags;
  20.         impl.FuncPtr = fp;
  21.         Desc = desc;
  22.     }
  23. };
  25. static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself)
  26. {
  27.     printf("Block\n");
  28. }
  30. static struct __main_block_desc_0
  31. {
  32.     size_t reserved;
  33.     size_t Block_size;
  34. } __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0) };
  36. int main()
  37. {
  38.     void (*blk)(void) = (void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA);
  40.     ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)blk)->FuncPtr)((__block_impl *)blk);
  42.     return 0;
  43. }

接着，我们逐一来看下这些函数和结构体

block 结构体信息详解

struct __block_impl

  1. // __block_impl 是 block 实现的结构体
  3. struct __block_impl
  4. {
  5.     void *isa;
  6.     int Flags;
  7.     int Reserved;
  8.     void *FuncPtr;
  9. };

struct __main_block_impl_0

  1. // __main_block_impl_0 是 block 实现的结构体，也是 block 实现的入口
  3. struct __main_block_impl_0
  4. {
  5.     struct __block_impl impl;
  6.     struct __main_block_desc_0* Desc;
  8.     __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags=0)
  9.     {
  10.         impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
  11.         impl.Flags = flags;
  12.         impl.FuncPtr = fp;
  13.         Desc = desc;
  14.     }
  15. };

static void __main_block_func_0

  1. // __main_block_func_0 是 block 要最终要执行的函数代码
  3. static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself)
  4. {
  5.     printf("Block\n");
  6. }

static struct __main_block_desc_0

  1. // __main_block_desc_0 是 block 的描述信息结构体
  3. static struct __main_block_desc_0
  4. {
  5.     size_t reserved;
  6.     size_t Block_size;
  7. } __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0) };

此处已定义了一个该结构体类型的变量 __main_block_desc_0_DATA

block 实现的执行流程

Created with Raphaël 2.1.2main()调用 __main_block_impl_0 构造函数初始化结构体__main_block_impl_0（__main_block_func_0 , __main_block_desc_0_DATA）;得到的__main_block_impl_0 类型变量赋值给 blk执行 blk->FuncPtr()函数，即 printf("Block\n");End

最基础的 block 实现就这么简单。

接着再看 block 获取外部变量

block 获取外部变量

运行下面的代码

  1. int main()
  2. {
  3.     int intValue = 1;
  4.     void (^blk)(void) = ^{ printf("intValue = %d\n", intValue); };
  6.     blk();
  8.     return 0;
  9. }

打印结果

intValue = 1

和第一段源码不同的是，这里多了个局部变量 intValue，而且还在 block 里面获取到了。

通过前一段对 block 源码的学习，我们已经了解到 block 的函数定义在 main() 函数之外，那它又是如何获取 main() 里面的局部变量呢？为了解开疑惑，我们再次用 clang 重写这段代码

  1. struct __block_impl
  2. {
  3.     void *isa;
  4.     int Flags;
  5.     int Reserved;
  6.     void *FuncPtr;
  7. };
  9. struct __main_block_impl_0
  10. {
  11.     struct __block_impl impl;
  12.     struct __main_block_desc_0* Desc;
  13.     int intValue;
  15.     __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int _intValue, int flags=0) : intValue(_intValue)
  16.     {
  17.         impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
  18.         impl.Flags = flags;
  19.         impl.FuncPtr = fp;
  20.         Desc = desc;
  21.     }
  22. };
  24. static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself)
  25. {
  26.     int intValue = __cself->intValue; // bound by copy
  27.     printf("intValue = %d\n", intValue);
  28. }
  30. static struct __main_block_desc_0
  31. {
  32.     size_t reserved;
  33.     size_t Block_size;
  34. } __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0)};
  36. int main()
  37. {
  38.     int intValue = 1;
  40.     void (*blk)(void) = (void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, intValue);
  42.     ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)blk)->FuncPtr)((__block_impl *)blk);
  44.     return 0;
  45. }

原来 block 通过参数值传递获取到 intValue 变量，通过函数

__main_block_impl_0 (void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int _intValue, int flags=0) : intValue(_intValue)

保存到 __main_block_impl_0 结构体的同名变量 intValue，通过代码 int intValue = __cself->intValue; 取出 intValue，打印出来。

构造函数 __main_block_impl_0 冒号后的表达式 intValue(_intValue) 的意思是，用 _intValue 初始化结构体成员变量 intValue。

有四种情况下应该使用初始化表达式来初始化成员：
1：初始化const成员
2：初始化引用成员
3：当调用基类的构造函数，而它拥有一组参数时
4：当调用成员类的构造函数，而它拥有一组参数时

参考：C++类成员冒号初始化以及构造函数内赋值

至此，我们已经了解了block 的实现，以及获取外部变量的原理。但是，我们还不能在 block 内修改 intValue 变量。如果你有心试下，在 block 内部修改 intValue 的值，会报编译错误

Variable is not assignable(missing __block type specifier)

那么如何在 block 内修改外部变量呢，请看下篇 block没那么难(二)：block 和变量的内存管理

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