[讀書筆記]iOS與OS X多線程和內存管理 [Blocks部分-2]

2.3 Blocks的實現

2.3.1 Block的實質

通過命令”clang -rewrite-objc 文件名”能夠將含有Block語法的源代碼轉換爲C++源代碼。

含有Block的源代碼如下：

#include<stdio.h>//不導入庫文件無法運行
intmain() {
    void(^testBlock)(void)=^{
        printf("i am testBlock");
    };
    testBlock();

}

轉換後的代碼有五百行左右，這裏只選擇我們關心的部分：

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;

//構造函數

  __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;
  }
};

staticvoid__main_block_func_0(struct__main_block_impl_0 *__cself) {

        printf("i am testBlock");

}

staticstruct__main_block_desc_0 {
  size_t reserved;
  size_t Block_size;
} __main_block_desc_0_DATA = { 0,sizeof(struct__main_block_impl_0)};
intmain() {
    void(*testBlock)(void)=(void(*)())&__main_block_impl_0((void*)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA);
    ((void(*)(__block_impl *))((__block_impl *)testBlock)->FuncPtr)((__block_impl *)testBlock);
}

通過Blocks使用的匿名函數被作爲簡單的C語言函數來處理：

staticvoid__main_block_func_0(struct__main_block_impl_0 *__cself) {

        printf("i am testBlock");

}

該函數的參數”__cself”相當於C++實例方法中指向實例真身的變量this，也相當於OC示例方法中指向自身的變量”self”，即參數”__cself”爲指向Block值的變量。

__cself是__main_block_impl_0類型的結構體指針，該結構體的定義是（不包括構造函數）：

struct__main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;

  struct __main_block_desc_0* Desc;

}

可以看到，__main_block_impl_0共有兩個變量，第一個是__block_impl類型的“impl”，定義如下

struct__block_impl {
  void *isa;
  int Flags;
  int Reserved;
  void *FuncPtr;

};

第二個是__main_block_desc_0類型的”Desc"，定義如下：

staticstruct__main_block_desc_0 {
  size_t reserved;
  size_t Block_size;

}

回頭看一下__main_block_impl_0的構造函數：

__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;

}

構造函數的調用是如下語句：

   void(*testBlock)(void)=(void(*)())&__main_block_impl_0((void*)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA);

去掉轉換部分，具體如下：

struct __main_block_impl_0 tmp=__main_block_impl_0(__main_block_func_0,&__main_block_desc_0_DATA);

struct __main_block_impl_0 *testBlock=&tmp;

其中調用構造函數時有兩個參數，第一個是由Block語法轉換的C語言函數指針，第二個作爲靜態全局變量初始化的__main_block_desc_0結構體實例指針，初始化代碼如下：

__main_block_desc_0_DATA = {0,sizeof(struct__main_block_impl_0)};

可知該源碼使用__main_desc_impl_0結構體實例的大小進行初始化。

下面看一下__main_desc_impl_0初始化的過程，展開__block_impl，其結構體與初始化對比如下：

結構體： struct__main_block_impl_0 { //__block_impl  void*isa;   int Flags;   int Reserved;   void *FuncPtr; //   struct __main_block_desc_0* Desc; }；

初始化： //     isa = &_NSConcreteStackBlock;     Flags = 0;     Reserved=0     FuncPtr =__main_block_func_0; //     Desc =&__main_block_desc_0_DATA;

使用Block的源碼爲：testBlock();

轉換後的源碼爲：

((void(*)(__block_impl *))((__block_impl *)testBlock)->FuncPtr)((__block_impl *)testBlock);

去掉轉換部分之後：

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

這是使用函數指針調用函數。之前__main_block_func_0賦值給FuncPtr，而參數（__cself）就是指向Block的值。

文字的解釋不夠直觀，可看圖理解。

接下來解釋一下 isa = &_NSConcreteStackBlock;這句話。

將Block指針賦值給Block結構體成員變量isa。爲了理解這句話，先要理解OC中類與對象的實質,下面是解釋類與對象的關係.

Block是OC對象，“id”用來存儲OC對象，id類型也能夠在c語言中聲明：

typedef struct objc_object{

Class isa;

} *id;

id 爲objc_object結構體指針類型。Class的定義如下：

typedef struct objc_class*Class;

Class爲objc_class結構體的指針類型，objc_class結構體在模擬器目錄下/usr/include/objc/runtime.h（導入#import<objc/runtime.h>點擊可進入）中聲明如下（除去無關宏定義）：

structobjc_class {

    Class isa;

};

objc_class與結構體objc_object的定義相同。但是分別是在類與對象中使用的結構體，下面通過簡單的OC類聲明來驗證一下。

@interfaceMyObject : NSObject
{
    int val0;
    int val1;
}

@end

基於objc_object結構體，該類的對象的結構體如下：

structMyObject{
    Class isa;
    int val0;
    int val1;

};

類中的實例變量被包含在對象的結構體中，類生成對象意味着類生成該類的對象的各個結構體實例，通過成員變量isa保持該類的結構體實例指針（即isa爲指向所屬類的結構體實例的指針），如下圖：

各類的結構體就是基於objc_class結構體的class_t結構體，class_t結構體在objc4運行時庫的聲明如下：

structclass_t{
    struct class_t *isa;
    struct class_t *superclass;
    Cache cache;
    IMP *vtable;
    uintptr_t data_NEVER_USE;

};

在OC中，各個類的結構體實例均生成並保持各個類的class_t結構體實例。該實例存有類的相關信息，包括持有聲明的成員變量、方法的名稱、方法的實現（函數指針）、屬性即父類的指針，並被OC運行時庫所使用。

回到剛纔的代碼，_NSConcreteStackBlock相當於class_t的結構體實例，將Block作爲OC對象處理，關於該類的信息放置於_NSConcreteStackBlock中。所以說Block是OC對象。