Blocks的实质学习总结

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时间	版本修改
2020年4月12日	初稿

前言

• 目前看到，网上搜索到的Blocks的博客大致都是参考《Objective-C 高级编程 iOS与OS X多线程和内存管理》这本经典书籍的。
• 本文也类似，会尽可能加入自己的总结和思考。

Blocks的实质

Objective-C代码转成C/C++代码

• clang -rewrite-objc 源代码文件名

简单的block声明

int main(int argc, const char * argv[]) {
    void (^blk)(void) = ^{
        printf("Block\n");
    };
    blk();
    return 0;
}

转换后的C/C++代码

//block的实现
struct __block_impl {
  //由于第一个成员变量是isa指针，其实是一个OC对象。本对象中记录了block函数对应的函数指针

  void *isa;        //block isa指针，指向类对象(stack、malloc、global三种类型之一)
  int Flags;        //某些标志，暂不深入研究
  int Reserved;     //保留区域，以后版本升级可能会用到
  void *FuncPtr;    //函数指针
};

//这就是block本身对应的结构
struct __main_block_impl_0 {
  //只有两个成员变量。其中impl是一个OC对象

  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;     //该block的描述
  
  //block如果捕获了一些变量，则会添加到这里
  
  //C++中可以往struct中增加构造函数
  __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;
  }
};

//静态全局函数, 函数参数就是__main_block_impl_0本身的指针。和C++和OC中调用对象成员函数类似，第一参数都是this(self)
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
     printf("Block\n");
}

//静态全局结构体
static struct __main_block_desc_0 {
  size_t reserved;          //保留区域，以后版本升级可能会用到
  size_t Block_size;        //本block大小
} __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0)};

int main(int argc, const char * argv[]) {
    //由于括号嵌套较多，我这里采取特殊的换行和空格格式，旨在看清楚括号嵌套背后的实际语法。


    //block表达式转换
    void (*blk)(void) = (
    (void (*)())                            //强制转换成 void (*)(void) 类型的函数指针
    &                                       //取地址，记录该栈对象的地址
    __main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA)     //调用struct构造函数生成该block结构体实例
    
    );
    
    //上述的blk的类型暂时转换成了 void (*)(void)，但其实它应该是一个 struct __main_block_impl_0* 类型
    //由于下列的调用中还要对其进行强制转换，所以上述转成什么类型，其实无关紧要。只要把该指针记录下来就行。
    
    //block调用
    (   
        (void (*)(__block_impl *))      //将函数指针强制转换成 void (*)(__block_impl *) 类型的函数指针
        ((__block_impl *)blk)->FuncPtr  //先将 blk 强制转成 __block_impl* 类型，再取其成员变量FuncPtr。则得到一个 void * 类型的变量
    )
    ((__block_impl *)blk)   //调用参数，即将 blk 强制转成 __block_impl* 类型
    ;              
    return 0;
}

• 上述的源代码中我都插入了相关的详细注释，且通过换行和空格来去掉括号嵌套的影响，相信比较好理解。

• 这里有一个指针强转的知识点，需要科普一下。（关于main函数中blk类型的强转）
  

• 留意结构体的命名规则

  • 《OC高级编程》的作者说到：Block语法所属的函数名（此处为main）和该Block语法在该函数出现的顺序值（此处为0）来给经clang变换的函数命名。

总结

• 程序员声明的block，编译器会生成对应的Objective-C对象(本质就是一个结构体，由于带有isa指针，吻合Objective-C对象的定义，因此是一个Objective-C对象)。
• 该对象种记录了block对应的函数指针，以及存储了block捕获的变量。因此后续调用block时，实质上是调用了该Objective-C对象记录的函数指针，并传递了参数（block对象本身指针self，block捕获的变量）。

参考资料

• 《Objective-C 高级编程 iOS与OS X多线程和内存管理》2.3.1 Block的实质
• iOS Block实现原理