block本質探尋一之記憶體結構

一、代碼——命令行模式 //main.m block(20, 30); 分析：以下代碼的前提，因為我們知道block底層的構造就是上述結構體的構造，橋接的目的就是展示這樣的結構體內部是怎樣的；二、調試 //lldb模式 1）第一個斷點 2）第二個斷點 3）轉入彙編 4）彙編界面分析： 1）我們發 ...

一、代碼——命令行模式

//main.m

#import <Foundation/Foundation.h>

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

struct __main_block_desc_0 {
    size_t reserved;
    size_t Block_size;
};

struct __main_block_impl_0 {
    struct __block_impl impl;
    struct __main_block_desc_0* Desc;
    int age;
};

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
//        ^{
//            NSLog(@"This is a block");
//        }();
        
        int age = 10;
        void (^block)(int, int) = ^(int a, int b){
            NSLog(@"This is a block:%d", age);
            NSLog(@"a:%d b:%d", a, b);
        };
        
        struct __main_block_impl_0 *blockStruct = (__bridge struct __main_block_impl_0 *)block;

block(20, 30);

    }
    return 0;
}

分析：以下代碼的前提，因為我們知道block底層的構造就是上述結構體的構造，橋接的目的就是展示這樣的結構體內部是怎樣的；

struct __main_block_impl_0 *blockStruct = (__bridge struct __main_block_impl_0 *)block;

二、調試

//lldb模式

1）第一個斷點

2）第二個斷點

3）轉入彙編

4）彙編界面

分析：

1）我們發現內部變數的層次感：

第一層：包含impl、Desc、age；

第二層：impl包含isa、Flags、Reserved、FuncPtr；

2）block大括弧內部的代碼的第一行的地址跟FuncPtr指針指向的地址是一樣的，那麼block大括弧內的代碼是如何存放的，跟FuncPtr指針有什麼關係？往下看；

三、將main.m文件轉成底層實現代碼（即C++代碼）

1）命令行：xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m

說明：警告不用管；

2）找到main.cpp文件

3）拖入文件並打開

說明：不對mian.cpp文件編譯的目的是，自己可以任意對該文件的代碼操作而不報錯；

說明：

1）上面兩張圖中，1、2、3是一一對應關係（1：為block要引用的外部變數；2：定義的block；3：調用block）；

2）在2處，本人把一些強制轉換去除了（如：void (*)等），便於閱讀；

四、底層代碼分析

1）block結構體（對2的分析）

很明顯，block是一個指針，指向__main_block_impl_0，那__main_block_impl_0又是什麼呢，往下看；

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

__main_block_impl_0是個結構體，內部成員變數有__block_impl類型的結構體變數，__main_block_desc_0類型的結構體變數，外部應用變數，以及一個__main_block_impl_0方法（該方法名跟所在的結構體名稱相同，為C++的一個構造方法，類似於init方法）；

<1>__block_impl

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

該結構體有四個成員變數，這跟上述lldb模式下顯示的成員變數相同，而第一個成員變數為isa指針，我們知道這是oc對象（實例、類、元類）的專屬標誌，很顯然__main_block_impl_0是一個oc對象，而oc對象的本質就是在記憶體中為結構體，此處完全吻合；

<2>__main_block_desc_0

static struct __main_block_desc_0 {
  size_t reserved;
  size_t Block_size;
} __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0)};

該結構體有兩個成員變數，同時定義了一個結構體變數並對其賦值，reserved賦值為0，Block_size賦值為__main_block_impl_0即block的記憶體大小；

<3>__main_block_impl_0構造函數

__main_block_impl_0在main 函數中傳了三個參數：

//__main_block_func_0參數

static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself, int a, int b) {
  int age = __cself->age; // bound by copy

            NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_tb_zgsq5gq15rd3zvbdmw1c09y80000gn_T_main_51dde3_mi_0, age);
            NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_tb_zgsq5gq15rd3zvbdmw1c09y80000gn_T_main_51dde3_mi_1, a, b);
        }

很顯然，__main_block_func_0函數存放的是block大括弧裡面的代碼，而該函數是直接賦值給__main_block_impl_0構造函數的第一個參數fp指針，而fp又賦值給__block_impl結構體中的FuncPtr變數，因此，回顧上述lldb模式，FuncPtr指針存放的地址跟37號斷點處轉入彙編模式顯示的首地址是一樣的，結合此處，可以肯定，FuncPtr變數指向block大括弧內的代碼，該代碼存放在記憶體中的分配好的函數中（__main_block_func_0）；

//__main_block_desc_0_DATA參數

__main_block_desc_0_DATA是一個結構體，包含了block的記憶體大小，最終賦值給__main_block_desc_0結構體類型變數Desc；

//age直接賦值給_age

構造函數中的第四個參數flags預設設置為0；

2）block調用（對3的分析）

block調用代碼可以簡化成以下代碼

(__block_impl *)block->FuncPtr(block, 20, 30);

<1>參數：經上述分析，我們知道FuncPtr指向block大括弧內的代碼塊即__main_block_func_0函數，該函數共有三個參數，block本身，和兩個int類型變數，實參與形參一一對應，這點沒問題；

<2>強引用：因為block是一個結構體指針，其引用結構體變數只能通過"->"形式引用（如果是結構體變數非指針，則可以通過點（.）引用——此處是C語言語法知識，稍啰嗦了點！）；

但是FuncPtr並不是block（即__main_block_impl_0）結構體的成員變數，為什麼能直接引用，而不應該是block->impl.FuncPtr嗎？

我們看到block進行了強制轉換(__block_impl *)，而__block_impl結構體中是存在FuncPtr變數的，但這完全是兩個不同的結構體，也不能強制轉換引用啊？

我們可以看到，__block_impl結構體在__main_block_impl_0結構體中是第一個成員變數類型，即__main_block_impl_0的首地址其實就是__block_impl結構體的首地址，也就是說，__main_block_impl_0結構體的地址是從isa指針變數開始的，即__main_block_impl_0結構體在__block_impl結構體的大小範圍內跟__block_impl結構體是完全重合的（其實就是同一片記憶體），只不過__main_block_impl_0結構體大小要比__block_impl結構體大——因此，經過強制轉換後block完全可以直接引用FuncPtr成員變數；