iOS中block变量捕获原理详析

Block概述

Block它是C语言级别和运行时方面的一个特征。Block封装了一段代码逻辑，也用{}括起，和标准C语言中的函数/函数指针很相似，此外就是blokc能够对定义环境中的变量可以引用到。这一点和其它各种语言中所说的“闭包”是非常类似的概念。在iOS中，block有很多应用场景，比如对代码封装作为参数传递。这在使用dispatch并发（Operation中也有BlockOperation）和completion异步回调等处都广泛应用。

• Block是苹果官方特别推荐使用的数据类型，使用场景比较广泛
• 动画
• 多线程
• 集合遍历
• 网络请求回调
• Block的作用
• 用来保存某一段代码，可以在恰当时候再去出来调用
• 功能类似于函数和方法

block对变量的捕获

1：可以捕获不可以修改变量

• 局部变量

2：可以捕获且可以修改变量

• 全局变量
• 静态变量
• __block修饰的局部变量

原理分析：

1. 局部变量为什么可以被捕获确不能修改

int a = 10;
void (^blcok)() = [^{
 NSLog(@"%d",a);
} copy];
a=20;
blcok(); // log : a = 10

结果应该大家都知道，但是为什么会这样呢？

我们用clang转化之后看看

从block定义来看

void (*blcok)() = (void (*)())((id (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)((void (*)())&__ZMX__blockTest_block_impl_0((void *)__ZMX__blockTest_block_func_0, &__ZMX__blockTest_block_desc_0_DATA, a)), sel_registerName("copy")); 

block的实现是通过__ZMX__blockTest_block_impl_0结构体的构造方法来定义的，我们来看下这个结构体

struct __ZMX__blockTest_block_impl_0 {
 struct __block_impl impl;
 struct __ZMX__blockTest_block_desc_0* Desc;
 int a;
 __ZMX__blockTest_block_impl_0(void *fp, struct __ZMX__blockTest_block_desc_0 *desc, int _a, int flags=0) : a(_a) {
 impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
 impl.Flags = flags;
 impl.FuncPtr = fp;
 Desc = desc;
 }
};

impt：

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

isa：指向Class的指针

flags：一些标识

reserced：保留的一些变量

funcptr：函数指针

__ZMX__blockTest_block_desc_0：

static struct __ZMX__blockTest_block_desc_0 {
 size_t reserved;
 size_t Block_size;
} __ZMX__blockTest_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __ZMX__blockTest_block_impl_0)};

reserced:保留的一些变量

size：内存大小

__ZMX__blockTest_block_impl_0 构造方法

我们可以看到这个构造方法有四个参数

void *fp：函数指针
struct __ZMX__blockTest_block_desc_0 *desc： desc结构体
int _a： 变量
int flags=0：标识 可以不传

我们通过简化block的定义：

void (*blcok)() = ((void (*)())&__ZMX__blockTest_block_impl_0((void *)__ZMX__blockTest_block_func_0, &__ZMX__blockTest_block_desc_0_DATA, a));

可以看到，我们在定义的时候就已经将a作为参数传递进去了。也就是在定义的时候我们的block就获取到了a的值，而且不管后面怎么修改a的值。我们在block内部获取的a都是定义的时候传进来的值，这也就导致为什么block可以捕获局部变量却不可以修改的原因

2.1 全局变量 可以被捕获也可以修改

(void)blockTest
{
 void (^blcok)() = [^{
 NSLog(@"%d",a);
 } copy];
 a = 20;
 blcok(); // log : 20
} 

我们用clang转化之后看看

一样的部分我就不重复了，我们可以看到这个时候定义blcok的构造函数是没有传入之前的参数a

我们调用NSLog函数 = 上面__ZMX__blockTest_block_func_0函数

static void __ZMX__blockTest_block_func_0(struct __ZMX__blockTest_block_impl_0 *__cself) {
 NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_47_6nlw9jbn3fb7c8lb1km1rzmm0000gn_T_ZMX_70ee3a_mi_0,a);
 }

很显然，在我们调用block的时候，如果你之前有修改a的值，那打印的一定是新值

2.2   静态变量 可以被捕获也可以修改

 (void)blockTest
{
 static int a = 10;
 void (^blcok)() = [^{
 NSLog(@"%d",a);
 } copy];
 a = 20;
 blcok(); //log : 20
}

我们用clang转化之后看看

通过构造函数我们可以看到，这时候入参多了一个int *_a，传递的是a的地址了。打印的函数__ZMX__blockTest_block_func_0也一样，都是获取到同一内存地址上的值操作。so，我们既可以访问a同时也可以修改a了

2.3   __block修饰的变量 可以被捕获也可以修改

(void)blockTest
{
 __block int a = 10;
 void (^blcok)() = [^{
 NSLog(@"%d",a);
 } copy];
 a = 20;
 blcok();// log : 20
}

我们用clang转化之后看看

哎！这时候的结构体__ZMX__blockTest_block_impl_0的a变成了一个结构体指针。好奇怪，我们来看一下这个结构体

struct __Block_byref_a_0 {
 void *__isa;
__Block_byref_a_0 *__forwarding;
 int __flags;
 int __size;
 int a;
};

isa： 指向Class指针
forwarding： 是指向a地址的指针
flags：标识
size：大小
a: 变量

我们再来看一下 我们blockTest函数

static void _I_ZMX_blockTest(ZMX * self, SEL _cmd) {
 __attribute__((__blocks__(byref))) __Block_byref_a_0 a = {(void*)0,(__Block_byref_a_0 *)&a, 0, sizeof(__Block_byref_a_0), 10};
 void (*blcok)() = (void (*)())((id (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)((void (*)())&__ZMX__blockTest_block_impl_0((void *)__ZMX__blockTest_block_func_0, &__ZMX__blockTest_block_desc_0_DATA, (__Block_byref_a_0 *)&a, 570425344)), sel_registerName("copy"));
 (a.__forwarding->a) = 20;
 ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)blcok)->FuncPtr)((__block_impl *)blcok);
}

这时候变量a变成了一个__Block_byref_a_0结构体，可以看到我们初始化的时候给a的地址跟a的值都传进去了

a = 20 -> (a.__forwarding->a) = 20

再次赋值我们是通过修改a指向的内存地址上的value来修改a的值

打印函数

static void __ZMX__blockTest_block_func_0(struct __ZMX__blockTest_block_impl_0 *__cself) {
 __Block_byref_a_0 *a = __cself->a; // bound by ref
  NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_47_6nlw9jbn3fb7c8lb1km1rzmm0000gn_T_ZMX_c9e1ad_mi_0,(a->__forwarding->a));
 }

我们是通过先获取block捕获到的a的内存地址对应的value，然后打印出来

所以我们可以捕获并且修改a的值

总结

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对我们的支持。