iOS - 揭露Block的内部实现原理

想必大家对block都很熟悉了，虽然都会用，但是你真的知道它的原理吗？比如为什么要加上__block，这个修饰符到底有什么用？不加会有什么后果？block又是如何实现的等等。。。该篇文章就为大家揭晓关于Block的实现原理~

抛砖引玉

先给出问题，大家思考下结果吧，如果分别调用以下两个方法，结果如何？

void blockFunc1()
{
    int num = 100;
    void (^block)() = ^{
        NSLog(@"num equal %d", num);
    };
    num = 200;
    block();
}

void blockFunc2()
{
    __block int num = 100;
    void (^block)() = ^{
        NSLog(@"num equal %d", num);
    };
    num = 200;
    block();
}

答案是

blockFunc1 : num equal 100
blockFunc2 : num equal 200

是不是有人答错了？再来两个函数。这两个的结果与blockFunc2一样，打印出来的 num 为 200

// 全局变量
int num = 100;
void blockFunc3()
{
    void (^block)() = ^{
        NSLog(@"num equal %d", num);
    };
    num = 200;
    block();
}

void blockFunc4()
{
    static int num = 100;
    void (^block)() = ^{
        NSLog(@"num equal %d", num);
    };
    num = 200;
    block();
}

疑问：我们发现num做为局部变量时加上 _ _block 修饰符、num做为全局变量以及num为静态局部变量时在block中输出结果是一样的，皆为被修改之后的值，而做为局部变量并且未加上__block的num在block中输出的值却还是未赋值之前的值。这是为什么呢？探索这个问题我们就需要看看底层结构是如何实现的了

探索内部原理

Objective-C是一个全动态语言，它的一切都是基于runtime实现的！在运行时会将OC转换成C，我们可以利用这个来查看关于block在内部是如何实现的新建一个Command Line Tool项目，将以上代码放入main.m中，如图

main.m

这里我们打开终端，cd到项目目录下，然后将用下面的命令将OC重写为C

clang -rewrite-objc main.m

rewrite-objc

这时我们可以发现当前目录下多了一个main.cpp文件，打开它并滚到最下面

打开main.cpp
main.cpp

这里我们可以看到blockFunc1的C语言实现方法

void blockFunc1()
{
    int num = 100;
    void (*block)() = ((void (*)())&__blockFunc1_block_impl_0((void *)__blockFunc1_block_func_0, &__blockFunc1_block_desc_0_DATA, num));
    num = 200;
    ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block);
}

去掉类型转换

void blockFunc1()
{
    int num = 100;
    // *************************重点句***********************
    void (*block)() = &__blockFunc1_block_impl_0(__blockFunc1_block_func_0, &__blockFunc1_block_desc_0_DATA, num));
    // *****************************************************
    num = 200;
    ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block);
}

这里我们可以看到

block实际上是指向结构体的指针

该结构体为

__blockFunc1_block_impl_0

我们来看下带__block的blockFunc2

blockFunc2

在 blockFunc1 中，block指向了一个名为blockFunc1_block_impl_0的结构体，并且在初始化时输入了三个参数(blockFunc1_block_impl_0最后的flags有默认参数，所以可以不用传参)，第三个参数就是我们写的num，与blockFunc2相比较，这里的num并没有带*号，所以说在这里它只是传值而非传址，而下面的【num = 200;】也就没什么卵用了。这就是blockFunc2、blockFunc3与blockFunc4为什么能打印出num改变后的值，而blockFunc1不行的原因。

在这里我们也可以看出：

编译器会将block的内部代码生成对应的函数

SO

我们总结下，block在内部会作为一个指向结构体的指针，当调用block的时候其实就是根据block对应的指针找到相应的函数，进而进行调用，并传入自身

__block的实现

我们再来看看 _block， _block也被转换成了结构体，并含有5个变量

struct __Block_byref_num_0 {
  void *__isa;  // isa指针
__Block_byref_num_0 *__forwarding;  // 实例本身
 int __flags; 
 int __size;
 int num;  // 我们的num值
};

图片对应着blockFunc2中的

__block int num = 100;

当创建num并用__block修饰的时候，会初始化这五个变量当我们执行

num = 200;

对应着

(num.__forwarding->num) = 200;

上面刚刚提到过 _ _forwarding是实例本身，即类型结构体__Block_byref_num_0的&num，再找到对应的num变量，将其原来的100修改为200~~

到此，关于Block内部实现的揭晓也就到此结束了，希望本文能让你对block有更深的理解，感谢你耐心的阅读！