更新记录
1. 前言
- 阅读本文需要先了解Block存储域的问题，即需要了解栈Block、堆Block、全局Block的三种分类。如Block存储域学习
- 一言以蔽之，
forwarding字段是在栈Block复制到堆Block时，改变指向，从而指向真实的，且唯一的（仅有一份，在堆上，敲黑板）存储实际变量的结构体（即类似__Block_byref_val_0的结构体）
2. Block从栈copy到堆上的细节
2.1 《Objective-C高级编程 iOS与OS X多线程和内存管理》的说到的几个知识点
2.2 学习以下涉及block从栈复制到堆上的源代码
2.2.1 原始代码如下：
#import <Foundation/Foundation.h>
#include <stdio.h>
int main(int argc, char * argv[]) {
__block int val = 0;
printf("&val:%p, val:%d \n", &val, val);
void (^blk)(void) = ^{
printf("inBlock &val:%p, val:%d \n", &val, val);
++val;
};
printf("&val:%p, val:%d \n", &val, val);
blk();
printf("&val:%p, val:%d \n", &val, val);
++val;
printf("&val:%p, val:%d \n", &val, val);
return 0;
}
&val:0x7ffee15e9ca8, val:0
&val:0x600002985e58, val:0
inBlock &val:0x600002985e58, val:0
&val:0x600002985e58, val:1
&val:0x600002985e58, val:2
- 由于在ARC环境下，使用strong修饰的变量指向block，会持有这个block。因此临时变量block会从栈复制到堆上，所以
__block变量也会从栈上复制到堆上。
- 观察代码输出的结果，
val变量的地址前后是改变过的
2.2.2 使用clang得到block转换后的代码如下
struct __Block_byref_val_0 {
void *__isa;
__Block_byref_val_0 *__forwarding;
int __flags;
int __size;
int val;
};
struct __main_block_impl_0 {
struct __block_impl impl;
struct __main_block_desc_0* Desc;
__Block_byref_val_0 *val; // by ref
__main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, __Block_byref_val_0 *_val, int flags=0) : val(_val->__forwarding) {
impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
impl.Flags = flags;
impl.FuncPtr = fp;
Desc = desc;
}
};
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
__Block_byref_val_0 *val = __cself->val; // bound by ref
printf("inBlock &val:%p, val:%d \n", &(val->__forwarding->val), (val->__forwarding->val));
++(val->__forwarding->val);
}
static void __main_block_copy_0(struct __main_block_impl_0*dst, struct __main_block_impl_0*src) {_Block_object_assign((void*)&dst->val, (void*)src->val, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);}
static void __main_block_dispose_0(struct __main_block_impl_0*src) {_Block_object_dispose((void*)src->val, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);}
static struct __main_block_desc_0 {
size_t reserved;
size_t Block_size;__main_block_copy_0
void (*copy)(struct __main_block_impl_0*, struct __main_block_impl_0*);
void (*dispose)(struct __main_block_impl_0*);
} __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0), __main_block_copy_0, __main_block_dispose_0};
int main(int argc, char * argv[]) {
__attribute__((__blocks__(byref))) __Block_byref_val_0 val = {(void*)0,(__Block_byref_val_0 *)&val, 0, sizeof(__Block_byref_val_0), 0};
printf("&val:%p, val:%d \n", &(val.__forwarding->val), (val.__forwarding->val));
void (*blk)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, (__Block_byref_val_0 *)&val, 570425344));
printf("&val:%p, val:%d \n", &(val.__forwarding->val), (val.__forwarding->val));
((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)blk)->FuncPtr)((__block_impl *)blk);
printf("&val:%p, val:%d \n", &(val.__forwarding->val), (val.__forwarding->val));
++(val.__forwarding->val);
printf("&val:%p, val:%d \n", &(val.__forwarding->val), (val.__forwarding->val));
return 0;
}
- 按照之前所剖析过的block实现，val变量都是通过
val.__forwarding->val的方式（即__forwarding指针的方式）访问的，所以我们实际打印出来的val变量的地址和值，其实就是val.__forwarding->val的地址和值。
- 如这份代码所示，当我们将Block从栈拷贝到堆上时，Block所捕获的
__block变量也会从栈拷贝到堆上，但是此时我们在该函数的作用域内（即Block外）仍然是可以对val变量进行修改的。
- 为了将上述修改进行同步，在将
__block变量从栈拷贝到堆上时，栈上的__Block_byref_val_0结构体的__forwarding指针将会指向堆上的__Block_byref_val_0结构体。所以此时，val变量（即val.__forwarding->val变量）的地址改变了。见下图：
- 上述的拷贝动作，是由
__main_block_copy_0实现的。
2.3 作为对比，查看下列源代码
#import <Foundation/Foundation.h>
#include <stdio.h>
int main(int argc, char * argv[]) {
int intVarInStack = 0;
printf("&intVarInStack:%p, intVarInStack:%d \n", &intVarInStack, intVarInStack);
__block int val = 0;
printf("&b:%p, b:%d \n", &val, val);
NSArray *blockArray = [[NSArray alloc] initWithObjects:^{
printf("hello world!");},
^{
printf("inBlock2 &val:%p, val:%d \n", &val, val);
++val;
},
nil];
printf("&val:%p, val:%d \n", &val, val);
++val;
return 0;
}
&intVarInStack:0x7ffeedfa1cac, intVarInStack:0
&val:0x7ffeedfa1ca0, val:0
&val:0x7ffeedfa1ca0, val:0
&val:0x7ffeedfa1ca0, val:1
- 由于block作为函数参数传入，且不是GCD的API，也不是Cocoa框架中含有usingBlock的方法，因此是一个栈block。（其实，第一个block是一个全局block，因为它没有引用外部变量，不过即使引用了外部变量，第一个block也是一个堆block，读者可以自己尝试。亲测如此）
- 由于并不涉及Block从栈到堆上的copy，所以
val变量的地址也不需要改变，而是存在栈上。从它的地址和intVarInStack变量地址经凑在一起，也可以证明它确实是在栈上的变量。
3. 总结
__forwarding指针是为了在__block变量从栈复制到堆上后，在Block外对__block变量的修改也可以同步到堆上实际存储__block变量的结构体上。
参考
