iOS - block變數捕獲原理

Litt1er發表於2017-12-17

block對變數的捕獲


1:可以捕獲不可以修改變數

  • 區域性變數

2:可以捕獲且可以修改變數

  • 全域性變數
  • 靜態變數
  • __block修飾的區域性變數

原理分析:


1. 區域性變數為什麼可以被捕獲確不能修改

int a = 10;
void (^blcok)() = [^{
    NSLog(@"%d",a);
} copy];

a=20;

blcok(); // log : a = 10
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結果應該大家都知道,但是為什麼會這樣呢?

我們用clang轉化之後看看

iOS - block變數捕獲原理


從block定義來看

void (*blcok)() = (void (*)())((id (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)((void (*)())&__ZMX__blockTest_block_impl_0((void *)__ZMX__blockTest_block_func_0, &__ZMX__blockTest_block_desc_0_DATA, a)), sel_registerName("copy")); 
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block的實現是通過__ZMX__blockTest_block_impl_0結構體的構造方法來定義的,我們來看下這個結構體

struct __ZMX__blockTest_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __ZMX__blockTest_block_desc_0* Desc;
  int a;
  __ZMX__blockTest_block_impl_0(void *fp, struct __ZMX__blockTest_block_desc_0 *desc, int _a, int flags=0) : a(_a) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};
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impt:

struct __block_impl {
  void *isa;
  int Flags;
  int Reserved;
  void *FuncPtr;
};
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isa:指向Class的指標
flags:一些標識
reserced:保留的一些變數
funcptr:函式指標
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__ZMX__blockTest_block_desc_0:

static struct __ZMX__blockTest_block_desc_0 {
  size_t reserved;
  size_t Block_size;
} __ZMX__blockTest_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __ZMX__blockTest_block_impl_0)};
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reserced:保留的一些變數
size:記憶體大小
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__ZMX__blockTest_block_impl_0 構造方法

我們可以看到這個構造方法有四個引數

void *fp:函式指標
struct __ZMX__blockTest_block_desc_0 *desc: desc結構體
int _a: 變數
int flags=0:標識 可以不傳
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我們通過簡化block的定義:

void (*blcok)() = ((void (*)())&__ZMX__blockTest_block_impl_0((void *)__ZMX__blockTest_block_func_0, &__ZMX__blockTest_block_desc_0_DATA, a));
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可以看到,我們在定義的時候就已經將a作為引數傳遞進去了。也就是在定義的時候我們的block就獲取到了a的值,而且不管後面怎麼修改a的值。我們在block內部獲取的a都是定義的時候傳進來的值,這也就導致為什麼block可以捕獲區域性變數卻不可以修改的原因


2.1 全域性變數 可以被捕獲也可以修改

(void)blockTest
{

    void (^blcok)() = [^{
        NSLog(@"%d",a);
    } copy];
    
    a = 20;
    
    blcok(); // log : 20
    
} 
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我們用clang轉化之後看看

iOS - block變數捕獲原理

一樣的部分我就不重複了,我們可以看到這個時候定義blcok的建構函式是沒有傳入之前的引數a

我們呼叫block然後再去執行NSLog函式 = 上面__ZMX__blockTest_block_func_0函式,這時候a的值已經改為20了

static void __ZMX__blockTest_block_func_0(struct __ZMX__blockTest_block_impl_0 *__cself) {

        NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_47_6nlw9jbn3fb7c8lb1km1rzmm0000gn_T_ZMX_70ee3a_mi_0,a);
    }

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很顯然,在我們呼叫block的時候,如果你之前有修改a的值,那列印的一定是新值


2.2 靜態變數 可以被捕獲也可以修改

 (void)blockTest
{
    static int a = 10;

    void (^blcok)() = [^{
        NSLog(@"%d",a);
    } copy];
    
    a = 20;
    
    blcok(); //log : 20
    
}
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我們用clang轉化之後看看

iOS - block變數捕獲原理

通過建構函式我們可以看到,這時候入參多了一個int *_a,傳遞的是a的地址了。列印的函式__ZMX__blockTest_block_func_0也一樣,都是獲取到同一記憶體地址上的值操作。so,我們既可以訪問a同時也可以修改a了


2.3 __block修飾的變數 可以被捕獲也可以修改

(void)blockTest
{
    __block int a = 10;

    void (^blcok)() = [^{
        NSLog(@"%d",a);
    } copy];
    
    a = 20;
    
    blcok();// log : 20
    
}
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我們用clang轉化之後看看

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哎!這時候的結構體__ZMX__blockTest_block_impl_0a變成了一個結構體指標。好奇怪,我們來看一下這個結構體

struct __Block_byref_a_0 {
  void *__isa;
__Block_byref_a_0 *__forwarding;
 int __flags;
 int __size;
 int a;
};
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isa: 指向Class指標
forwarding: 是指向a地址的指標
flags:標識
size:大小
a: 變數
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我們再來看一下 我們blockTest函式

static void _I_ZMX_blockTest(ZMX * self, SEL _cmd) {
    __attribute__((__blocks__(byref))) __Block_byref_a_0 a = {(void*)0,(__Block_byref_a_0 *)&a, 0, sizeof(__Block_byref_a_0), 10};

    void (*blcok)() = (void (*)())((id (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)((void (*)())&__ZMX__blockTest_block_impl_0((void *)__ZMX__blockTest_block_func_0, &__ZMX__blockTest_block_desc_0_DATA, (__Block_byref_a_0 *)&a, 570425344)), sel_registerName("copy"));

    (a.__forwarding->a) = 20;

    ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)blcok)->FuncPtr)((__block_impl *)blcok);

}
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這時候變數a變成了一個__Block_byref_a_0結構體,可以看到我們初始化的時候給a的地址跟a的值都傳進去了

a = 20 -> (a.__forwarding->a) = 20 再次賦值我們是通過修改a指向的記憶體地址上的value來修改a的值

列印函式

static void __ZMX__blockTest_block_func_0(struct __ZMX__blockTest_block_impl_0 *__cself) {
  __Block_byref_a_0 *a = __cself->a; // bound by ref

        NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_47_6nlw9jbn3fb7c8lb1km1rzmm0000gn_T_ZMX_c9e1ad_mi_0,(a->__forwarding->a));
    }
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我們是通過先獲取block捕獲到的a的記憶體地址對應的value,然後列印出來

所以我們可以捕獲並且修改a的值




筆者是一個剛入門iOS,對block的原理一直是望而卻步。

這次終於鼓足幹勁努力嘗試一番,一定有很多的不足,希望大家不吝賜教!

有任何問題可以留言,或者直接聯絡QQ:346658618

希望可以相互學習,一起進步!

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