Objective-C的Block实质与实现探究 part-1

Block仅用作输出语句的情况

</br>

int main() {
    void (^blk)(void) = ^{ printf("Block\n"); };
    blk();
    
    return 0;
}

转换为C++后:

struct __block_impl {
    void *isa;
    int Flags;
    int Reserved;
    void *FuncPtr;
};

struct __main_block_impl_0 {
    struct __block_impl impl;
    struct __main_block_desc_0 *Desc;
    
    __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags = 0) {
        impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
        impl.Flags = flags;
        impl.FuncPtr = fp;
        Desc = desc;
    };
};

static void __main_block_func_0 (struct __main_block_impl_0 *__cself) {
    printf("Block\n");
}

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);
};

int main() {

    void (*blk)(void) = (void(*)(void)) &__main_block_impl_0( (void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA);
    
    ((void (*)(struct __block_impl *))((struct __block_impl *)blk)->FuncPtr) ((struct __block_impl *)blk);


    return 0;
}

转换后代码量激增,不要急着惊诧。

main()函数前面的一大堆代码只不过是结构体的定义而已,我们看到最最主要的main()函数并没有发生多大的改变,转换前后都是3条语句而已,所以先从main()函数切入。

</br>

1.1 main函数第一条语句分析

</br>
为了便于观察分析,先把“长且臭”的类型转换去掉:

void (^blk)(void) = ^{ printf("Block\n"); };
//vs
void (*blk)(void) = &__main_block_impl_0( __main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA);

�可以发现,代码块不过是一个函数的指针而已。那右边赋值给它的必然就是一个函数的地址了:

&__main_block_impl_0(para1, para2);

没错吧?这个函数是结构体__main_block_impl_0的构造函数。

根据名字,我们还可以推断出这个结构体的意义:这个结构体是为了实现在main()函数中定义的�Block,在此例是blk。末尾追加数字0,用以标识不同的Block。

既然说到构造函数了,那自然要看看这个结构体的成员变量,里面都有什么:

struct __main_block_impl_0 {
    struct __block_impl impl;
    struct __main_block_desc_0 *Desc;
};
Block数据结构图(1)

impl变量展开后:


Block数据结构图(2)

Block里面含有void *isa成员变量,可见Block是对象,而且一般来说它是分配在栈中的对象。

void *isa是什么?可浏览笔者另文:《Objective-C类的实质是结构体》下文也会有粗略说明。

下面看构造函数是怎么给这些成员变量赋值的:

__main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags = 0) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
};

void (*blk)(void) = &__main_block_impl_0( __main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA);
Block数据结构图(3)
  • isa指针,用于说明该blk实例(因其也是对象,可以说成是Block实例)是什么“Block类”,类似于说明
    studentStudent类一样(Student *student = [Student alloc] init]; )。总共有3种Block类:
    改自《Objective-C高级编程iOS与OS X多线程和内存管理 表2-3 Block的类》
    所以上面才会说Block一般是分配在栈中的对象,下面还会继续讨论。
  • Flags
  • Reserved
  • FuncPtr 一个函数指针,指向Block的实现代码,即^{... }部分,上例中是^{ printf("Block\n") ;}
  • Descdescriptor缩写。是指向存放�代码块描述符的指针。里面有个Block_size变量,声明了块对象的总体大小。

虽然Block还可能包含其他一些上面未列出的属性,但上面的属性是每个Block都有的属性。

接着,观察FuncPtr指向的Block实现代码:

static void __main_block_func_0 (struct __main_block_impl_0 *__cself) {
    printf("Block\n");
}

__cself指针指向块的结构体__main_block_impl_0变量,所以__cselfC++中的thisObjective-C中的self类似。
</br>

1.2 main函数第二条语句分析

blk();
//vs
((void (*)(struct __block_impl *))((struct __block_impl *)blk)->FuncPtr) ((struct __block_impl *)blk);

“长且臭”去掉后:

(*blk->impl.FuncPtr)(blk);

前文已述,FuncPtr是一个函数指针,指向Block的实现代码,所以(*blk->impl.FuncPtr)()是函数指针调用函数(即Block的实现代码),其中传入了参数blkblk作为参数传入__cself

题外话:blk实例准确来说应该是一个struct __main_block_impl_0 *类型,在使用blk时,却将其强制转换成struct __block_impl *,使外部代码只能访问blkstruct __block_impl *为身份的那些变量,从而对块描述符Desc和构造函数进行了封装。体现了封装性。

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