主要内容:
一、block相关的题目
二、block的定义
三、block的实现
四、捕获自动变量值
五、block存储区域
六、截获对象
一、block相关的题目
这是一篇比较长的博文,前部分是block的测试题目,中间是block的语法、特性,block讲解block内部实现和block存储位置,请读者耐心阅读。具备block基础的同学,直接调转到block的实现
下面列出了五道题,看看能否答对两三个。主要涉及block栈上、还是堆上、怎么捕获变量。答案在博文最后一行
- //-----------第一道题:--------------
- void exampleA() {
- char a = 'A';
- ^{ printf("%c\n", a);};
- }
- A.始终能够正常运行 B.只有在使用ARC的情况下才能正常运行
- C.不使用ARC才能正常运行 D.永远无法正常运行
- //-----------第二道题:答案同第一题--------------
- void exampleB_addBlockToArray(NSMutableArray *array) {
- char b = 'B';
- [array addObject:^{printf("%c\n", b);}];
- }
- void exampleB() {
- NSMutableArray *array = [NSMutableArray array];
- exampleB_addBlockToArray(array);
- void (^block)() = [array objectAtIndex:0];
- block();
- }
- //-----------第三道题:答案同第一题--------------
- void exampleC_addBlockToArray(NSMutableArray *array) {
- [array addObject:^{printf("C\n");}];
- }
- void exampleC() {
- NSMutableArray *array = [NSMutableArray array];
- exampleC_addBlockToArray(array);
- void (^block)() = [array objectAtIndex:0];
- block();
- }
- //-----------第四道题:答案同第一题--------------
- typedef void (^dBlock)();
- dBlock exampleD_getBlock() {
- char d = 'D';
- return ^{printf("%c\n", d);};
- }
- void exampleD() {
- exampleD_getBlock()();
- }
- //-----------第五道题:答案同第一题--------------
- typedef void (^eBlock)();
- eBlock exampleE_getBlock() {
- char e = 'E';
- void (^block)() = ^{printf("%c\n", e);};
- return block;
- }
- void exampleE() {
- eBlock block = exampleE_getBlock();
- block();
- }
二、block的定义
Block是C语言的扩充功能。可以用一句话来表示Blocks的扩充功能:带有自动变量(局部变量)的匿名函数。命名就是工作的本质,函数名、变量名、方法名、属性名、类名和框架名都必须具备。而能够编写不带名称的函数对程序员来说相当有吸引力。
例如:我们要进行一个URL的请求。那么请求结果以何种方式通知调用者呢?通常是经过代理(delegate)但是,写delegate本身就是成本,我们需要写类、方法等等。
这时候,我们就用到了block。block提供了类似由C++和OC类生成实例或对象来保持变量值的方法。像这样使用block可以不声明C++和OC类,也没有使用静态变量、静态全局变量或全局变量,仅用编写C语言函数的源码量即可使用带有自动变量值的匿名函数。
其他语言中也有block概念。点击查看官方block语法文档
三、block的实现
block的语法看上去好像很特别,但实际上是作为极为普通的C语言代码来处理的。这里我们借住clang编译器的能力:具有转化为我们可读源代码的能力。
控制台命令是: clang -rewrite-objc 源代码文件名。
- int main(){
- void (^blk)(void) = ^{printf("block\n");};
- blk();
- return 0;
- }
经过 clang -rewrite-objc 之后,代码编程这样了(简化后代码,读者可以搜索关键字在生成文件中查找):
- struct __block_impl{
- voidvoid *isa;
- int Flags;
- int Reserved;
- voidvoid *FuncPtr;
- };
- static struct __main_block_desc_0{
- unsigned long reserved;
- unsigned long Block_size
- }__main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0)};
- struct __main_block_impl_0{
- struct __block_impl impl;
- struct __main_block_desc_0 *Desc;
- }
- static struct __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself)
- {
- printf("block\n");
- }
- int main(){
- struct __main_block_impl_0 *blk = &__main_block_impl_0(__main_block_func_0,&__main_block_desc_0_DATA);
- (*blk->impl.FuncPtr)(blk);
- }
很多结构体,很多下划线的变量和函数名。我们一个个来:
__block_impl:更像一个block的基类,所有block都具备这些字段。
__main_block_impl_0:block变量。
__main_block_func_0:虽然,block叫,匿名函数。但是,这个函数还是被编译器起了个名字。
__main_block_desc_0:block的描述,注意,他有一个实例__main_block_desc_0_DATA
__main_block_impl_0:block变量。
__main_block_func_0:虽然,block叫,匿名函数。但是,这个函数还是被编译器起了个名字。
__main_block_desc_0:block的描述,注意,他有一个实例__main_block_desc_0_DATA
上述命名是有规则的:main是block所在函数的名字,后缀0则是这个函数中的第0个block。由于上面是C++的代码,可以将__main_block_impl_0的结构体总结一下,得到如下形式:
- __main_block_impl_0{
- voidvoid *isa;
- int Flags;
- int Reserved;
- voidvoid *FuncPtr;
- struct __main_block_desc_0 *Desc;
- }
总结:所谓block就是Objective-C的对象
四、捕获自动变量值
- int val = 10;
- void (^blk)(void) = ^{printf("val=%d\n",val);};
- val = 2;
- blk();
上面这段代码,输出值是:val = 10.而不是2,点击这里查看【block第二篇】block捕获变量和对象。
那么这个block的对象结构是什么样呢,请看下面:
- __main_block_impl_0{
- voidvoid *isa;
- int Flags;
- int Reserved;
- voidvoid *FuncPtr;
- struct __main_block_desc_0 *Desc;
- int val;
- }
这个val是如何传递到block结构体中的呢?
- int main(){
- struct __main_block_impl_0 *blk = &__main_block_impl_0(__main_block_func_0,&__main_block_desc_0_DATA,val);
- }
注意函数调用最后一个参数,即val参数。
那么函数调用的代码页转化为下面这样了.这里的cself跟C++的this和OC的self一样。
- static struct __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself)
- {
- printf("val=%d\n",__cself-val);
- }
__block说明符
前面讲过block所在函数中的,捕获自动变量。但是不能修改它,不然就是编译错误。但是可以改变全局变量、静态变量、全局静态变量。
其实这两个特点不难理解:第一、为何不让修改变量:这个是编译器决定的。理论上当然可以修改变量了,只不过block捕获的是自动变量的副本,名字一样。为了不给开发者迷惑,干脆不让赋值。道理有点像:函数参数,要用指针,不然传递的是副本。
第二、可以修改静态变量的值。静态变量属于类的,不是某一个变量。所以block内部不用调用cself指针。所以block可以调用。
解决block不能保存值这一问题的另外一个办法是使用__block修饰符。
- __block int val = 10;
- void (^blk)(void) = ^{val = 1;};
该源码转化后如下:
- struct __block_byref_val_0{
- voidvoid *__isa;
- __block_byref_val_0 *__forwarding;
- int _flags;
- int __size;
- int val;
- }
__main_block_impl_0中自然多了__block_byreg_val_0的一个字段。注意:__block_byref_val_0结构体中有自身的指针对象,难道要
_block int val = 10;这一行代码,转化成了下面的结构体
__block)byref_val_0 val = {0,&val,0,sizeof(__block_byref_val_0),10};//自己持有自己的指针。
它竟然变成了结构体了。之所以为啥要生成一个结构体,后面在详细讲讲。反正不能直接保存val的指针,因为val是栈上的,保存栈变量的指针很危险。
五、block存储区域
这就需要引入三个名词:
● _NSConcretStackBlock
● _NSConcretGlobalBlock
● _NSConcretMallocBlock
正如它们名字说的那样,说明了block的三种存储方式:栈、全局、堆。__main_block_impl_0结构体中的isa就是这个值。
【要点1】如果是定义在函数外面的block是global的,另外如果函数内部的block但是,没有捕获任何自动变量,那么它也是全局的。比如下面这样的代码:
- typedef int (^blk_t)(int);
- for(...){
- blk_t blk = ^(int count) {return count;};
- }
虽然,这个block在循环内,但是blk的地址总是不变的。说明这个block在全局段。
【要点2】一种情况在非ARC下是无法编译的:
typedef int(^blk_t)(int);
blk_t func(int rate){
return ^(int count){return rate*count;}
}
这是因为:block捕获了栈上的rate自动变量,此时rate已经变成了一个结构体,而block中拥有这个结构体的指针。即如果返回
block的话就是返回局部变量的指针。而这一点恰是编译器已经断定了。在ARC下没有这个问题,是因为ARC使用了autorelease了。
block的话就是返回局部变量的指针。而这一点恰是编译器已经断定了。在ARC下没有这个问题,是因为ARC使用了autorelease了。
【要点3】有时候我们需要调用block 的copy函数,将block拷贝到堆上。看下面的代码:
- -(id) getBlockArray{
- int val =10;
- return [[NSArray alloc]initWithObjects:
- ^{NSLog(@"blk0:%d",val);},
- ^{NSLog(@"blk1:%d",val);},nil];
- }
- id obj = getBlockArray();
- typedef void (^blk_t)(void);
- blk_t blk = (blk_t){obj objectAtIndex:0};
- blk();
这段代码在最后一行blk()会异常,因为数组中的block是栈上的。因为val是栈上的。解决办法就是调用copy方法。
【要点4】不管block配置在何处,用copy方法复制都不会引起任何问题。在ARC环境下,如果不确定是否要copy block尽管copy即可。ARC会打扫战场。
注意:在栈上调用copy那么复制到堆上,在全局block调用copy什么也不做,在堆上调用block 引用计数增加
【注意】本人用Xcode 5.1.1 iOS sdk 7.1 编译发现:并非《Objective-C》高级编程这本书中描述的那样
int val肯定是在栈上的,我保存了val的地址,看看block调用前后是否变化。输出一致说明是栈上,不一致说明是堆上。
- typedef int (^blkt1)(void) ;
- -(void) stackOrHeap{
- __block int val =10;
- intint *valPtr = &val;//使用int的指针,来检测block到底在栈上,还是堆上
- blkt1 s= ^{
- NSLog(@"val_block = %d",++val);
- return val;};
- s();
- NSLog(@"valPointer = %d",*valPtr);
- }
在ARC下——block捕获了自动变量,那么block就被会直接生成到堆上了。 val_block = 11 valPointer = 10
在非ARC下——block捕获了自动变量,该block还是在栈上的。 val_block = 11 valPointer = 11
调用copy之后的结果呢:
- -(void) stackOrHeap{
- __block int val =10;
- intint *valPtr = &val;//使用int的指针,来检测block到底在栈上,还是堆上
- blkt1 s= ^{
- NSLog(@"val_block = %d",++val);
- return val;};
- blkt1 h = [s copy];
- h();
- NSLog(@"valPointer = %d",*valPtr);
- }
在ARC下>>>>>>>>>>>无效果。 val_block = 11 valPointer = 10
在非ARC下>>>>>>>>>确实复制到堆上了。 val_block = 11 valPointer = 10
用这个表格来表示
__block变量存储区域
当block被复制到堆上时,他所捕获的对象、变量也全部复制到堆上。
回忆一下block捕获自动变量的时候,自动变量将编程一个结构体,结构体中有一个字段叫__forwarding,用于指向自动这个结构体。那么有了这个__forwarding指针,无论是栈上的block还是被拷贝到堆上,那么都会正确的访问自动变量的值。
六、截获对象
block会持有捕获的对象。编译器为了区分自动变量和对象,有一个类型来区分。
- static void __main_block_copy_0(struct __main_block_impl_0 *dst, struct __main_block_impl_0 *src){
- _Block_objct_assign(&dst->val,src->val,BLOCK_FIELD_IS_BYREF);
- }
- static void __main_block_dispose_0(struct __main_block_impl_0 *src){
- _block_object_dispose(src->val,BLOCK_FIELD_IS_BYREF);
- }
BLOCK_FIELD_IS_BYREF代表是变量。BLOCK_FIELD_IS_OBJECT代表是对象
【__block变量和对象】
__block修饰符可用于任何类型的自动变量
【__block循环引用】
根据上面讲的内容,block在持有对象的时候,对象如果持有block,会造成循环引用。解决办法有两种:
1. 使用__weak修饰符。id __weak obj = obj_
2. 使用__block修饰符。__block id tmp = self;然后在block中tmp = nil;这样就打破循环了。这个办法需要记得将tmp=nil。不推荐!
__block修饰符可用于任何类型的自动变量
【__block循环引用】
根据上面讲的内容,block在持有对象的时候,对象如果持有block,会造成循环引用。解决办法有两种:
1. 使用__weak修饰符。id __weak obj = obj_
2. 使用__block修饰符。__block id tmp = self;然后在block中tmp = nil;这样就打破循环了。这个办法需要记得将tmp=nil。不推荐!