第二章 Blocks
2.1 Blocks 概要
2.1.1 什么是Blocks
Blocks是C语言的扩充功能，带有自动变量(局部变量)的匿名函数。
C语言的函数中可能使用的变量
- 自动变量(局部变量)
- 函数的参数
- 静态变量(静态局部变量)
- 静态全局变量
- 全局变量
其中，在函数的多次调用之间能够传递值的变量有： - 静态变量(静态局部变量)
- 静态全局变量
- 全局变量
2.2 Blocks 模式
2.2.1 Blocks语法
完整形式的Block语法与一般的C语言函数定义相比,仅有二点不同：
- 没有函数名
- 带有^(插入记号 caret)
完整形式：
^int (int count){ return count+1;}
省略返回值类型
^(int count){ return count+1;}
省略返回值和参数类型
^{printf("Block");}
声明Block类型变量的示例：
int (^blk) (int);
Block类型变量的用途与C语言的变量作用完全相同
Block赋值:
int (^blk) (int) = ^(int count){return count+1;};
int (^blk1) (int) = blk;
int (^blk2) (int);
blk2 = blk1;
在函数参数中使用Block类型量可以向函数传递Block:
void func(int (^blk) (int))
{
}
在函数返回值中指定Block类型,可以将Block作为函数的返回值返回：
在函数参数和返回值中使用Block类型变量时 记述方式极为复杂，可以用命typedef来解决问题：
typedef int (^blk_t) (int);
Block的指针类型变量：
typedef int (^blk_t)(int);
blk_t blk = ^(int count) {return count+1;};
blk_t *blkptr = &blk;
(*blkptr)(10);
2.2.3 截获自动变量值
"带有自动变量值"在Blocks中表现为“截获自动变量值”，即保存该自动变量的瞬间值。
2.2.4 __block说明符
若想在Block语法的表达式中将值赋给在Block语法外声明的自动变量，需要在该自动变量上附加__block说明符
__block int val = 0; //该变量称为__block变量
2.2.5 截获的自动变量
int val = 0;
void (^blk) (void) = ^{val = 1;};//会产生编译错误
截获Objective-C对象：
id array = [[NSMutableArray alloc] init];
void (^blk)(void) = ^{
id obj = [[NSObject alloc] init];
[array addObject:obj];//不会报错
array = [[NSMutableArray alloc] init];//报错
}
在使用C语言数组时必须小心使用其指针：
const char text[] = "hello";//区别
void (^block)(void) = ^{
printf("%c\n",text[2]);//报错
};
const char *text = "hello";//区别
void (^block)(void) = ^{
printf("%c\n",text[2]);//不会报错
};
2.3 Block的实现
2.3.1 Block的实质
所谓Block就是Objective_C对象
struct __main_block_impl_0 *__cself;
参数__cself是__main_block_impl_0结构体的指针
objc_object与obj_class结构体相同
objc_object与obj_class结构体归根结底是在各个对象和类的实现中使用的最基本的结构体
struct __main_block_impl_0{
struct __block_impl impl;
struct __main_block_desc_0* Desc;
};
struct __block_impl{
void *isa;
int Flags;//标志
int Reserved;//今后版本升级所需的区域以及函数指针
void *FuncPtr;;//函数指针
};
struct __main_block_desc_0{
unsigned long reserved;
unsigned long Block_size;
};
typedef struct objc_object{
Class isa;
}*id;
typedef struct objc_class *Class;
struct objc_class{
Class isa;
};
struct class_t{
struct class_t *isa;
struct class_t *superclass;
Cache cache;
IMP *vtable;
uintptr_t date_NEVER_USE;
};
各类的结构体就是基于objc_class结构体的class_t结构体。
^{printf("Block")};
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself)
{
printf("Block");
}
根据Block语法所属的函数名(此处为main)和该Block语法在该函数出现的顺序值(此处为0)来给经clang变换的函数换名。
2.3.2 截获自动变量值
Block语法表达式中使用的自动变量被作为成员变量追加到了__main_block_impl_0结构体中
Blocks的自动变量截获只针对Block中使用的自动变量
Block语法表达式所使用的自动变量值被保存到Block的结构体实例中
2.3.3 __block存储域类说明符
C语言存储域类说明符
- typedef
- extern
- static//表示作为静态变量存储在数据区中
- auto //表示作为自动变量存储在栈中
- register
struct __Block_byref_val_0{
void *__isa;
__Block_byref_val_0 *__forwarding;
int __flags;
int __size;
int val;
}
__block变量也同Block一样变成_Block_byref_val_0结构体类型的自动变量，即栈上生成的__Block_byref_val_0结构体实例
在Block中向静态变量赋值时 使用了指向该静态变量的指针。而向__block变量赋值要比这个更为复杂。Block的__main_block_impl_0结构体实例持有指向_block变量的_Block_byref_val_0结构体实例的指针。
_Block_byref_val_0结构体实例的成员变量_forwarding持有指向该实例自身的指针，通过成员变量__forwarding访问成员变量val
__block变量的_Block_byref_val_0结构体并不在Block用__main_block_impl_0结构体中 而是使用__Block_byref_val_0结构体实例的指针，这样做是为了在多个Block中使用__block变量
2.3.4 Block存储域
Block与__block变量的实质
| 名称 | 实质 |
|---|---|
| Block | 栈上Block的结构体实例 |
| __block变量 | 栈上__block变量的结构体实例 |
Block的类
| 类 | 设置对象的存储域 |
|---|---|
| _NSConcreteStackBlock | 栈 |
| _NSConcreteGlobalBlock | 程序的数据区域(.data区) |
| _NSConcreteMallocBlock | 堆 |
另还有一个程序区域(.text区)
在以下情况下，Block为_NSConcreteGlobalBlock类对象
- 记述全局变量的地方有Block语法时
- Block语法的表达式中不使用截获的自动变量
除此之外的Block语法生成的Block为_NSConcreteStackBlock类对象 且设置在栈上。
Block超出变量作用域可存在的原因：
Block提供了将Block和__block变量从栈上复制到堆上的方法来解决这个问题。
编译器不能进行判断 将Block从栈上复制到堆上， 所以需使用copy方法：
- 向方法或函数的参数中传递Block时
编译器可以自行判断 自动生成将Block从栈上复制到堆上的代码：
- Block作为函数返回值时
- Cocoa框架的方法且方法名中含有usingBlock等时
- Grand Central Dispatch的API
注:从栈上复制到堆上是相当消耗CPU的
2.3.5 __block变量存储域
__block变量用结构体成员变量__forwarding存在的原因：
通过Block的复制__block变量也从栈复制到堆，此时可同时访问栈上的__block变量和堆上的__block变量。
栈上的__block变量用结构体实例在__block变量从栈复制到堆上时，会将成员变量__forwarding的值替换为复制目标堆上的__block变量用结构体实例的地址。
2.3.6 截获对象
C语言结构体不能含有附有__strong修饰符的变量,因为编译器不知道应何时进行C语言结构体的初始化和废弃操作 不能很好地管理内存。
但是Object_C的运行库能够准确把握Block从栈复制到堆以及堆上的Block被废弃的时机。
什么时候栈上的Block会复制到堆呢？
- 调用Block的copy实例方法
- Block作为函数返回值返回时
- 将Block赋值给附有__strong修饰符id类型的类或Block类型成员变量时
- 在方法名中含有usingBlock的Cocoa框架方法或Grand Central Dispatch的API中传递Block时
Block中使用对象类型自动变量时，除以下情形外，推荐调用Block的copy实例方法：
- Block作为函数返回值返回时
- 将Block赋值给附有__strong修饰符id类型的类或Block类型成员变量时
- 在方法名中含有usingBlock的Cocoa框架方法或Grand Central Dispatch的API中传递Block时
2.3.7 __block变量和对象
没有设定__autoreleasing修饰符与Block同时使用的方法：
__block id __autoreleasing obj = [[NSObject alloc] init];//编译器报错
2.3.7 循环引用
避免循环引用二种方式：
- 使用__block
- 使用__weak修饰符及__unsafe_unretained修饰符
使用_block变量的优点:
- 通过__block变量可控制对象的持有期间
- 在不能使用__weak修饰符的环境中可以不需使用__unsafe_unretained修饰符即可(不必担心悬垂指针)
- 在执行Block时可动态地决定是否将nil或其它对象赋值在__block变量中
使用__block变量的缺点如下：
- 为了避免循环引用必须执行Block
存在执行了Block语法 却不执行Block的路径时，无法避免循环引用.
