Block自動截獲變數

Angelia_瀅發表於2018-05-08
BloC變數

#序言 《Block前言》中講到，不論何種型別的Block都自帶截獲變數這一技能，而針對不同的變數型別和不同的情況，自動截獲分為以下情況

1.截獲變數的值 2.截獲物件,將物件指標傳遞進去 3.將變數拷貝到堆區域，並持有變數 4.截獲變數記憶體地址

現針對以上內容進行詳細分析。

#截獲變數的值 這一情況主要發生在

.對基本資料型別的引用（區域性引數）

來看基本資料常量

int a = 0;
void (^lockBlock)(void) = ^{
        NSLog(@"a = %d",a);
};
++a;
lockBlock();
NSLog(@"%@", lockBlock);
複製程式碼

以上程式碼最後輸出

YAObjectTest[7397:1142111] a = 0
 YAObjectTest[7397:1142111] <__NSMallocBlock__: 0x604000443e10>
複製程式碼

發現a的值在執行block之前做了修改，執行block後獲取到的還是a的原來值。 檢視編譯後的cpp檔案

void (*lockBlock)(void) = ((void (*)())&__BlockObject__testBlockAutomaticInterceptVar_block_impl_0((void *)__BlockObject__testBlockAutomaticInterceptVar_block_func_0, &__BlockObject__testBlockAutomaticInterceptVar_block_desc_0_DATA, a));
複製程式碼

可以看到傳入lockBlock結構體中的僅有a的值，再看_block_impl_0中

struct __BlockObject__testBlockAutomaticInterceptVar_block_impl_0
{
  struct __block_impl impl;
  struct __BlockObject__testBlockAutomaticInterceptVar_block_desc_0* Desc;
  int a;
  __BlockObject__testBlockAutomaticInterceptVar_block_impl_0(void *fp, struct __BlockObject__testBlockAutomaticInterceptVar_block_desc_0 *desc, int _a, int flags=0) : a(_a) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};
複製程式碼

該部分的第五行int a；可以明確的看到a 是值的形式存在。

為何會是引入a的值而不是a的記憶體地址呢？主要原因是int a 和LockBlock的儲存區域不同，因int a = 0的宣告是在函式內，所以是在棧區，而lockBlock在引用了區域性變數後轉換為MallocBlock存放在堆區。

在上述Block的實現函式__BlockObject__testBlockAutomaticInterceptVar_block_func_0中，我們可以看到如下部分

int a = __cself->a; // bound by copy
複製程式碼

系統自動給我們加上了註釋，bound by copy，變數int a ，是用 __cself-> 來訪問的,Block僅僅捕獲了 a 的值，並沒有捕獲a的記憶體地址。 所以在testBlockAutomaticInterceptVar這個函式中後來即使我們重寫int a 的值，依舊無法去改變Block外面變數a的值

也正是基於以上原因，我們無法在Block內部更改自動截獲的變數，更改截獲的自動變數編譯器會報以下錯誤

Variable is not assignable (missing __block type specifier)
複製程式碼

變數無法在Block中改變外部變數的值，所以編譯過程中就報編譯錯誤

截獲物件,將物件指標傳遞進去，並持有變數

相比較於基本資料常量而言，Block截獲Object上，會有區分，Block截獲的是物件，傳入的是物件的指標，但是會多傳入一部分內容，而且會多一步copy操作

 NSString *testString = @"It is just a joke";
 void (^lockBlock)(void) = ^{
        [testString stringByAppendingString:@"Yeah, I'm sure"];
  };
   lockBlock();
NSLog(@"%@",testString);
NSLog(@"%@", lockBlock);
複製程式碼

用以上OC程式碼執行會發現testString的記憶體地址是一樣的<__NSArrayM 0x604000240090>，同樣不能在Block內部進行初始化操作（因為重新初始化Block內部的引用物件記憶體地址會發生變化這是不允許的）。

檢視clang後的cpp檔案，我們發現lockBlock宣告賦值的部分編譯後的程式碼如下

void (*lockBlock)(void) = ((void (*)())&__BlockObject__testBlockAutomaticInterceptVar_block_impl_0((void *)__BlockObject__testBlockAutomaticInterceptVar_block_func_0, &__BlockObject__testBlockAutomaticInterceptVar_block_desc_0_DATA, testString, 570425344));
複製程式碼

相比較於基本資料常量而言，傳遞引數多了後面的570425344（這一部分後面探討）。其它和基本資料型別一樣，直接以== NSString *testString;==出現在 __BlockObject__testBlockAutomaticInterceptVar_block_impl_0結構體中，在__BlockObject__testBlockAutomaticInterceptVar_block_func_0結構體中以 NSString *testString = __cself->testString; // bound by copy——cself-> 形式呼叫。

引用物件不同的是會多出來以下函式

static void __BlockObject__testBlockAutomaticInterceptVar_block_copy_0(struct __BlockObject__testBlockAutomaticInterceptVar_block_impl_0*dst, struct __BlockObject__testBlockAutomaticInterceptVar_block_impl_0*src) {_Block_object_assign((void*)&dst->testString, (void*)src->testString, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);}
static void __BlockObject__testBlockAutomaticInterceptVar_block_dispose_0(struct __BlockObject__testBlockAutomaticInterceptVar_block_impl_0*src) {_Block_object_dispose((void*)src->testString, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);}
複製程式碼

在編譯檔案中看到引用物件時有==_block_copy== 和 ==_block_dispose==函式。這兩個函式的作用相當於記憶體管理MRC中的copy 和 release操作，呼叫_block_copy將引用物件進行copy操作，呼叫_block_dispose相當於對testString 進行release操作。 copy具體的執行操作是申請記憶體，將棧資料複製過去，將Class改一下，最後向捕獲到的物件傳送retain，增加block的引用計數，dispose函式正好相反。 copy和dsipose函式中最後一個引數代表截獲的引數型別，3 代表是Block，編譯後的程式碼中註釋了==BLOCK_FIELD_IS_OBJECT==， 其它形式如下

.BLOCK_FIELD_IS_BLOCK； .BLOCK_FIELD_IS_WEAK; .BLOCK_BYREF_CALLER .BLOCK_FIELD_IS_BYREF

與截獲基本資料型別相比，截獲物件是截獲物件本身傳遞的是指標，所以在Block內不能再對物件進行初始化，但其本身自帶的方法可以呼叫，且MallocBlock會持有引用的物件。

#變數拷貝到堆區域，並持有變數 .__block 修飾符修飾 #__block 對於物件，Block引用內部可以進行操作不能初始化，但對於基本資料型別如何進行更改呢，這個時候會用到__block修飾符。該修飾符的主要作用是將基本資料常量寫入結構體轉變為物件，copy到堆上，持有變數。來看下程式碼和轉換後的程式碼

 __block int a = 0;
 void (^lockBlock)(void) = ^{
      a = 2;
 };
複製程式碼

編譯後的程式碼

__attribute__((__blocks__(byref))) __Block_byref_a_0 a = {(void*)0,(__Block_byref_a_0 *)&a, 0, sizeof(__Block_byref_a_0), 0};
  void (*lockBlock)(void) = ((void (*)())&__BlockObject__testBlockAutomaticInterceptVar_block_impl_0((void *)__BlockObject__testBlockAutomaticInterceptVar_block_func_0, &__BlockObject__testBlockAutomaticInterceptVar_block_desc_0_DATA, (__Block_byref_a_0 *)&a, 570425344));
複製程式碼

可以看到int a 被轉換為_blocks__(byref）型別，在Block使用時傳入的(__Block_byref_a_0 *)&a，而具體的a被轉換後的結構體，

struct __Block_byref_a_0 {
  void *__isa;
__Block_byref_a_0 *__forwarding;
 int __flags;
 int __size;
 int a;
};
複製程式碼

和物件的結構體一樣包含isa指標，並且還有一個_ forwarding指標，flags、size、和一個int a 。此時，發現int a作為結構體成員，而 _forwarding指標是指向其本身，這就保證了被拷貝到堆區之後依然能夠找到該變數。 將引數轉變成物件之後，其也會增加

static void __BlockObject__testBlockAutomaticInterceptVar_block_copy_0(struct __BlockObject__testBlockAutomaticInterceptVar_block_impl_0*dst, struct __BlockObject__testBlockAutomaticInterceptVar_block_impl_0*src) {_Block_object_assign((void*)&dst->a, (void*)src->a, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);}

static void __BlockObject__testBlockAutomaticInterceptVar_block_dispose_0(struct __BlockObject__testBlockAutomaticInterceptVar_block_impl_0*src) {_Block_object_dispose((void*)src->a, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);}
複製程式碼

copy和dispose函式的最後一個引數變為8，意味截獲的變數是__block轉換來的。 具體的關於copy和dispose 可以祥見霜神部落格《深入研究Block捕獲外部變數和__block實現原理》第二部分Block的copy和dispose

#截獲記憶體地址 .對於靜態變數，全域性變數，Block截獲的是記憶體地址，在Block內部可以直接修改值。 主要因為靜態變數和全域性變數的儲存區域並不會發生改變，所以在Block截獲時引用的是其記憶體地址，修改後仍舊是儲存在靜態區

static int count = 100;
 typedef int (^blockStatic)(void);
 blockStatic blk = ^(){
    count = 1000;
   return count;
  };
複製程式碼

轉換後的函式實現如下

static int __BlockObject__testBlockKinds_block_func_0(struct __BlockObject__testBlockKinds_block_impl_0 *__cself) {
        count = 1000;
        return count;
}
複製程式碼

在Block內部直接可以修改count的值，對count的引用直接獲取的記憶體地址，且在__block _impl 結構體中並沒有將count值引用或copy。 #結尾補充："570425344"代表啥？ 細心的大佬們肯定發現了在Block語法轉換時候，若引用的是物件，則後面必跟一個數字==570425344== ，且不管是不同專案、不同類、不同Block，==這個數值是固定不變的==。為了這個問題也困惑了好久，開始以為這就是一個判斷是否是物件的列舉型別。最後特不好意思的諮詢霜大神，醍醐灌頂。可能和霜神之間隔了570425344光年的距離，這距離差在解決問題的思路和辦法上，我是一直在編譯後的cpp檔案中檢視，發現並沒有解釋，只能通過嘗試來得出一個猜想。霜神是直接將這串數次Google ，而Google 告訴我們了答案（雖然這答案未必準備，但比我的想法好多了）。

myBlock->impl.isa = &_NSConcreteStackBlock; myBlock->impl.Flags = 570425344;

==570425344==為Flags的偏移量，這個偏移量是固定的。大家可以自己程式碼執行下檢視GlobalBlock的Flags為10位數正數，StackBlock和MallocBlock的Flags為10位數負數， 這裡暫時將==570425344==理解為Flags的偏移量，若有大佬知道確切答案，希望能不吝賜教

寫博文真心不易，消耗腦回路比敲程式碼多，路過的大佬們若有收穫打賞一支雪糕吧

寫博文真心不易，消耗腦回路比敲程式碼多，路過的大佬們若有收穫打賞一支雪糕吧

相關文章