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[iOS原理] Block的本质

“在这门学科的定义中，隐含着一个假设，即作为研究对象的人类汇集必须大到足以用统计学的方法来处理。集结的人数由许许多多的‘阿西莫夫系数’（Asimov coefficient）决定。群体越大，预测的准确性就越高。”

——摘自《银河百科全书》第116版

上一篇博客里我们简单讲解了Block的用法，这篇里，我们来讲解一下Block的本质及其实现

在讲本质之前，我们先来复习（学习）几个前置概念

前置研究

iOS内存五大分区

iOS内存我们之前有讲过底层的分配逻辑，我们现在来讲讲它的内存布局

内存分区分为

• 栈区
• 堆区
• 全局区 / 静态区
• 常量区
• 代码区

想要判断一块数据在哪一部分，只需要使用lldb指令frame variable -L来查看即可

栈区

栈区内存由系统自动分配和释放，不需要我们操心，它的存取速度极快

一般来说，负责存放函数的参数和函数内部定义的局部变量

堆区

内存由程序员手动管理

ARC时代，虽然编译器帮我们插入了retain/release，但本质上还是需要管理的（笑）

如果处理不好，出现野指针或者内存泄露就不好了

速度相对栈区要慢，一般存放通过alloc,new,copy,mutableCopy等创建的对象

全局区 / 静态区

全局区 / 静态区部分，程序运行期间一直存在，直到App退出才会被释放

它分为BSS（未初始化）和Data（已初始化）部分

一般来说存放全局变量和静态变量

常量区

常量区的数据只读，不可被修改，一般存放常量字符串，（如@"Hello"），或者const修饰的全局变量

一旦编译完成，其中的内容就无法再修改了

代码区

代码区跟上面比起来更像是规则而不是数据，它同样可读不可写

它里面存放的东西是编译之后的二进制代码

isa指针

isa指针可以说是 Objective-C Runtime（运行时）机制的关键部分

简单来说，它是一张身份证，上面记载了所属对象的类别和其他信息

它告诉系统，我是谁，属于什么类

最关键的一点在于，isa构成了oc中查找方法的路径

对于block的原理来讲，我们现在先只复习这么多就足够了

Block

Block的本质

Block有的时候我们说可以把它的返回类型当作它的类型来用，有的时候说它是一种函数

我们使用clang指令将oc转换为C++可以看出

// Block 的底层结构体struct__main_block_impl_0{struct__block_impl impl;// block 的基本信息（包含 isa）struct__main_block_desc_0*Desc;// 描述信息（大小等）intage;// 捕获的外部变量// 构造函数__main_block_impl_0(void*fp,struct__main_block_desc_0*desc,int_age,intflags=0):age(_age){impl.isa=&_NSConcreteStackBlock;// isa 指针impl.FuncPtr=fp;// 函数指针，指向具体执行的代码// ...}};

Block是有isa指针的，即它是一个对象

再观察覆写出的C++代码，找到其中的FuncPtr

编译器会把 Block 花括号{ ... }里的代码提取出来，封装成一个静态 C 函数，然后让FuncPtr指向这个函数。调用 Block，本质上就是通过函数指针调用这个 C 函数

那关于捕获外部变量，Block又是如何实现的呢

继续观察覆写代码，结构体里的int age;即为Block捕获的外部变量

当你定义 Block 时，它把外部的age变量的值拷贝到了自己的结构体里，之后无论外面的age怎么变，Block 结构体里的age依然是 10

Block的三种类型

Block作为对象，在内存中也有位置，根据它的位置不同，Block分为三种：

• _NSConcreteGlobalBlock(全局 Block)
  • 位置：数据区（Data段）。
  • 特点：没有访问任何外部局部变量（或者只访问了全局变量/静态变量）。相当于一个单例，整个 App 生命周期都在
• _NSConcreteStackBlock(栈 Block)
  • 位置：栈区。
  • 特点：访问了外部局部变量。这是最危险的，因为栈内存由系统自动释放。如果作用域结束，Block 就没了，再调用就会 Crash
  • 注意：在 ARC 环境下，编译器会自动帮我们将栈 Block 拷贝到堆上，所以我们现在很少见到纯粹的栈 Block 了
• _NSConcreteMallocBlock(堆 Block)
  • 位置：堆区。
  • 特点：由栈 Block 调用copy而来。它的生命周期由引用计数管理（我们现在的 Block 属性都用copy修饰，就是为了把它搬到堆上，防止被销毁）

__block的本质

之前讲过，直接在block里修改外部局部变量会报错，必须加入__block修饰符

在默认情况下，Block捕获的是变量的值，是只读的

在加入__block后，编译器会生成一个新的结构体对象，并把原来的值变量将入到这个对象里

这样，它的本质是将值传递，变成指针传递

ARC 在某些情况下会对 block 自动进行一次 copy 操作，将其从栈区移动到堆区

出现以下情况时，ARC会自动对block执行一次copy操作，将其从栈区移动到堆区：

1. 当block作为函数返回值时
2. 当block被强指针引用时
3. 当 Cocoa API 方法名包含usingBlock，且block作为参数时，或block作为GCD API方法参数

Block的应用及其注意事项

作为iOS开发人员，对Block的使用一定是要达到精通程度的

Block的应用场景很广，首先就是函数思想，利用它作为一个匿名函数的性质，来保存代码块，灵活操作

但在架构层次中，如果你的嵌套层次非常深，那么不要使用Block，因为在这种情况下，Block的大量使用不便与你的代码调试以及代码直观性

引用资料：

1. iOS开发—Block底层详解
2. Cocoa blocks as strong pointers vs copy