block介绍（四）揭开神秘面纱（下）

来源：互联网发布：java 修饰符编辑：程序博客网时间：2024/04/29 11:10

内存管理的真面目

objc层面如何区分不同内存区的block

Block_private.h中有这样一组值：

/* the raw data space for runtime classes for blocks *//* class+meta used for stack, malloc, and collectable based blocks */BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteStackBlock[32];BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteMallocBlock[32];BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteAutoBlock[32];BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteFinalizingBlock[32];BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteGlobalBlock[32];BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteWeakBlockVariable[32];

其用于对block的isa指针赋值

1.栈

[objc] view plaincopy
struct __OBJ1__of2_block_impl_0 {  
  struct __block_impl impl;  
  struct __OBJ1__of2_block_desc_0* Desc;  
  OBJ1 *self;  
  __OBJ1__of2_block_impl_0(voidvoid *fp, struct __OBJ1__of2_block_desc_0 *desc, OBJ1 *_self, int flags=0) : self(_self) {  
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;  
    impl.Flags = flags;  
    impl.FuncPtr = fp;  
    Desc = desc;  
  }  
};  

在栈上创建的block，其isa指针是_NSConcreteStackBlock。

2.全局区

在全局区创建的block，其比较类似，其构造函数会将isa指针赋值为_NSConcreteGlobalBlock。

3.堆

我们无法直接创建堆上的block，堆上的block需要从stack block拷贝得来，在runtime.c中的_Block_copy_internal函数中，有这样几行：

[objc] view plaincopy
// Its a stack block.  Make a copy.  
if (!isGC) {  
    struct Block_layout *result = malloc(aBlock->descriptor->size);  
    ...  
    result->isa = _NSConcreteMallocBlock;  
    ...  
    return result;  
}  

可以看到，栈block复制得来的新block，其isa指针会被赋值为_NSConcreteMallocBlock

4.其余的isa类型

BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteAutoBlock[32];BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteFinalizingBlock[32];BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteWeakBlockVariable[32];

其他三种类型是用于gc和arc，我们暂不讨论

复制block

对block调用Block_copy方法，或者向其发送objc copy消息，最终都会调用runtime.c中的_Block_copy_internal函数，其内部实现会检查block的flag，从而进行不同的操作：

[objc] view plaincopy
static voidvoid *_Block_copy_internal(const voidvoid *arg, const int flags) {  
    ...  
    aBlock = (struct Block_layout *)arg;  
    ...  
}  

1.栈block的复制

[objc] view plaincopy
// reset refcount  
result->flags &= ~(BLOCK_REFCOUNT_MASK);    // XXX not needed  
result->flags |= BLOCK_NEEDS_FREE | 1;  
result->isa = _NSConcreteMallocBlock;  
if (result->flags & BLOCK_HAS_COPY_DISPOSE) {  
    //printf("calling block copy helper %p(%p, %p)...\n", aBlock->descriptor->copy, result, aBlock);  
    (*aBlock->descriptor->copy)(result, aBlock); // do fixup  
}  

除了修改isa指针的值之外，拷贝过程中，还会将BLOCK_NEEDS_FREE置入，大家记住这个值，后面会用到。

最后，如果block有辅助copy/dispose函数，那么辅助的copy函数会被调用。

2.全局block的复制

[objc] view plaincopy
else if (aBlock->flags & BLOCK_IS_GLOBAL) {  
    return aBlock;  
}  

全局block进行copy是直接返回了原block，没有任何的其他操作。

3.堆block的复制

[objc] view plaincopy
if (aBlock->flags & BLOCK_NEEDS_FREE) {  
    // latches on high  
    latching_incr_int(&aBlock->flags);  
    return aBlock;  
}  

栈block复制时，置入的BLOCK_NEEDS_FREE标记此时起作用，_Block_copy_internal函数识别当前block是一个堆block，则仅仅增加引用计数，然后返回原block。

辅助copy/dispose函数

1.普通变量的复制

辅助copy函数用于拷贝block所引用的可修改变量，我们这里以 __block int i = 1024为例：

先看看Block_private.h中的定义：

[objc] view plaincopy
struct Block_byref {  
    voidvoid *isa;  
    struct Block_byref *forwarding;  
    int flags; /* refcount; */  
    int size;  
    void (*byref_keep)(struct Block_byref *dst, struct Block_byref *src);  
    void (*byref_destroy)(struct Block_byref *);  
    /* long shared[0]; */  
};  

而我们的__block int i = 1024的转码：

[objc] view plaincopy
struct __Block_byref_i_0 {  
  voidvoid *__isa;  
__Block_byref_i_0 *__forwarding;  
 int __flags;  
 int __size;  
 int i;  
};//所以我们知道，当此结构体被类型强转为Block_byref时，前四个成员是一致的，访问flags就相当于访问__flags，而内部实现就是这样使用的  
...  
__attribute__((__blocks__(byref))) __Block_byref_i_0 i = {(void*)0,(__Block_byref_i_0 *)&i, 0, sizeof(__Block_byref_i_0), 1024};//i初始化时__flags为0  

[objc] view plaincopy
static void __main_block_copy_0(struct __main_block_impl_0*dst, struct __main_block_impl_0*src) {_Block_object_assign((void*)&dst->i, (void*)src->i, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);}  

此时，复制时调用的辅助函数：

[objc] view plaincopy
void _Block_object_assign(voidvoid *destAddr, const voidvoid *object, const int flags) {//此处flags为8，即BLOCK_FIELD_IS_BYREF  
    ...  
    if ((flags & BLOCK_FIELD_IS_BYREF) == BLOCK_FIELD_IS_BYREF)  {  
        // copying a __block reference from the stack Block to the heap  
        // flags will indicate if it holds a __weak reference and needs a special isa  
        _Block_byref_assign_copy(destAddr, object, flags);  
    }  
    ...  
}  
  
static void _Block_byref_assign_copy(voidvoid *dest, const voidvoid *arg, const int flags) {//此处flags为8，即BLOCK_FIELD_IS_BYREF  
    struct Block_byref **destp = (struct Block_byref **)dest;  
    struct Block_byref *src = (struct Block_byref *)arg;  
    ...  
    else if ((src->forwarding->flags & BLOCK_REFCOUNT_MASK) == 0) {//当初次拷贝i时，flags为0，进入此分支会进行复制操作并改变flags值，置入BLOCK_NEEDS_FREE和初始的引用计数  
       ...  
    }  
    // already copied to heap  
    else if ((src->forwarding->flags & BLOCK_NEEDS_FREE) == BLOCK_NEEDS_FREE) {//当再次拷贝i时，则仅仅增加其引用计数  
        latching_incr_int(&src->forwarding->flags);  
    }  
    // assign byref data block pointer into new Block  
    _Block_assign(src->forwarding, (voidvoid **)destp);//这句仅仅是直接赋值，其函数实现只有一行赋值语句，查阅runtime.c可知  
}  

所以，我们知道，当我们多次copy一个block时，其引用的__block变量只会被拷贝一次。

2.objc变量的复制

当objc变量没有__block修饰时：

[objc] view plaincopy
static void __OBJ1__of2_block_copy_0(struct __OBJ1__of2_block_impl_0*dst, struct __OBJ1__of2_block_impl_0*src) {_Block_object_assign((void*)&dst->self, (void*)src->self, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);}  

[objc] view plaincopy
void _Block_object_assign(voidvoid *destAddr, const voidvoid *object, const int flags) {  
    ...  
    else if ((flags & BLOCK_FIELD_IS_OBJECT) == BLOCK_FIELD_IS_OBJECT) {  
        //printf("retaining object at %p\n", object);  
        _Block_retain_object(object);//当我们没有开启arc时，这个函数会retian此object  
        //printf("done retaining object at %p\n", object);  
        _Block_assign((voidvoid *)object, destAddr);  
    }  
    ....  
}  

当objc变量有__block修饰时：

[objc] view plaincopy
struct __Block_byref_bSelf_0 {  
  voidvoid *__isa;  
__Block_byref_bSelf_0 *__forwarding;  
 int __flags;  
 int __size;  
 void (*__Block_byref_id_object_copy)(void*, void*);  
 void (*__Block_byref_id_object_dispose)(void*);  
 OBJ1 *bSelf;  
};  
static void __Block_byref_id_object_copy_131(voidvoid *dst, voidvoid *src) {  
 _Block_object_assign((char*)dst + 40, *(voidvoid * *) ((char*)src + 40), 131);//131即为BLOCK_FIELD_IS_OBJECT|BLOCK_BYREF_CALLER  
}  
static void __Block_byref_id_object_dispose_131(voidvoid *src) {  
 _Block_object_dispose(*(voidvoid * *) ((char*)src + 40), 131);  
}  
   
... //33554432即为BLOCK_HAS_COPY_DISPOSE  
    __block __Block_byref_bSelf_0 bSelf = {(void*)0,(__Block_byref_bSelf_0 *)&bSelf, 33554432, sizeof(__Block_byref_bSelf_0), __Block_byref_id_object_copy_131, __Block_byref_id_object_dispose_131, self};  

BLOCK_HAS_COPY_DISPOSE告诉内部实现，这个变量结构体具有自己的copy/dispose辅助函数，而此时我们的内部实现不会进行默认的复制操作：

[objc] view plaincopy
void _Block_object_assign(voidvoid *destAddr, const voidvoid *object, const int flags) {  
    //printf("_Block_object_assign(*%p, %p, %x)\n", destAddr, object, flags);  
    if ((flags & BLOCK_BYREF_CALLER) == BLOCK_BYREF_CALLER) {  
        if ((flags & BLOCK_FIELD_IS_WEAK) == BLOCK_FIELD_IS_WEAK) {  
            _Block_assign_weak(object, destAddr);  
        }  
        else {  
            // do *not* retain or *copy* __block variables whatever they are  
            _Block_assign((voidvoid *)object, destAddr);  
        }  
    }  

当我们没有开启arc，且flags中具有BLOCK_BYREF_CALLER时，会进入_Block_assign函数，而此函数仅仅是赋值

所以，如果要避免objc实例中的block引起的循环引用，我们需要让block间接使用self：

__block bSelf = self;

其他

对于dipose辅助函数，其行为与copy是类似的，我们不再重复同样的东西，如果大家要了解，自行查阅runtime.c和Block_private.h即可。

我们已经理解了非arc非gc情况下的block的内存管理内部实现，对arc和gc的情况，其行为也是类似的，只是一些函数的指针指向的真正函数会改变，比如_Block_use_GC函数，会将一些函数指向其他的实现，使其适用于gc开启的情况。

小结

block实际上是一些执行语句和语句需要的上下文的组合，而runtime给予的内部实现决定了它不会浪费一比特的内存。

我们知道cocoa中的容器类class有mutable和immutable之分，实际上我们可以将block看做一个immutable的容器，其盛放的是执行的代码和执行此代码需要的变量，而一个immutable变量的无法改变的特质，也决定了block在复制时，的确没有必要不断分配新的内存。故而其复制的行为会是增加引用计数。