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block本质探寻三之block类型

49  人参与 | 时间:2019-01-11 | 我要评论

一、oc代码

提示:看本文章之前,最好按顺序来看;

//代码

void test1()
{
    int age = 10;
    
    void(^block1)(void) = ^{
        nslog(@"block1----");
    };
    
    void(^block2)(void) = ^{
        nslog(@"block2----%d", age);
    };
    
    nslog(@"block1-----\n%@ %@ %@ %@", [block1 class], [[block1 class] superclass], [[[block1 class] superclass] superclass], [[[[block1 class] superclass] superclass] superclass]);
    
    nslog(@"block2-----\n%@ %@ %@ %@", [block2 class], [[block2 class] superclass], [[[block2 class] superclass] superclass], [[[[block2 class] superclass] superclass] superclass]);
    
    nslog(@"block-----\n%@ %@ %@ %@", [^{
        nslog(@"block----%d", age);
    } class], [[^{
        nslog(@"block----%d", age);
    } class] superclass], [[[^{
        nslog(@"block----%d", age);
    } class] superclass] superclass], [[[[^{
        nslog(@"block----%d", age);
    } class] superclass] superclass] superclass]);
}

//打印

2019-01-10 14:36:04.290317+0800 mj_test[3446:174827] block1-----
__nsglobalblock__ __nsglobalblock nsblock nsobject
2019-01-10 14:36:04.290608+0800 mj_test[3446:174827] block2-----
__nsmallocblock__ __nsmallocblock nsblock nsobject
2019-01-10 14:36:04.290652+0800 mj_test[3446:174827] block-----
__nsstackblock__ __nsstackblock nsblock nsobject
program ended with exit code: 0

分析:

1)三个block的类型分别为:__nsglobalblock__、__nsmallocblock__、__nsstackblock__,什么原因,往下看;

2)上述三种类型最终都是继承自nsblock,而nsblock又是继承自nsobject:此处又进一步说明block其实就是一个oc对象(前面的文章已经证明过);

说明:上述结果是在arc模式下打印的结果,现在我们看看mrc的打印情况

//设置

//打印

2019-01-10 15:05:50.667948+0800 mj_test[3576:189745] block1-----
__nsglobalblock__ __nsglobalblock nsblock nsobject
2019-01-10 15:05:50.668257+0800 mj_test[3576:189745] block2-----
__nsstackblock__ __nsstackblock nsblock nsobject
2019-01-10 15:05:50.668279+0800 mj_test[3576:189745] block-----
__nsstackblock__ __nsstackblock nsblock nsobject
program ended with exit code: 0

分析:发现mrc模式下,三种block类型:__nsglobalblock__、__nsstackblock__、__nsstackblock__,为什么中间的类型由malloc变成了stack?这是因为arc系统做了很多工作,导致不能正确的反应block类型(具体哪些工作,我就不清楚了);

补充一下:clang成c++代码,我们看下

struct __test1_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __test1_block_desc_0* desc;
  __test1_block_impl_0(void *fp, struct __test1_block_desc_0 *desc, int flags=0) {
    impl.isa = &_nsconcretestackblock;
    impl.flags = flags;
    impl.funcptr = fp;
    desc = desc;
  }
};


struct __test1_block_impl_1 {
  struct __block_impl impl;
  struct __test1_block_desc_1* desc;
  int age;
  __test1_block_impl_1(void *fp, struct __test1_block_desc_1 *desc, int _age, int flags=0) : age(_age) {
    impl.isa = &_nsconcretestackblock;
    impl.flags = flags;
    impl.funcptr = fp;
    desc = desc;
  }
};


struct __test1_block_impl_2 {
  struct __block_impl impl;
  struct __test1_block_desc_2* desc;
  int age;
  __test1_block_impl_2(void *fp, struct __test1_block_desc_2 *desc, int _age, int flags=0) : age(_age) {
    impl.isa = &_nsconcretestackblock;
    impl.flags = flags;
    impl.funcptr = fp;
    desc = desc;
  }
};

分析:发现都是_nsconcretestackblock类型,也不能正确反应block的实质类型,也是有问题的(据说是llvm编译器版本的问题,而clang又是llvm的一部分);

 

二、原因分析

1)程序内存结构

<1>首先,程序的内存结构分为:程序区(代码区)、数据区(全局区)、堆区、栈区;

<2>全局变量、static类型的局部变量存放在数据区,内存直到程序结束才自动释放;auto类型的局部变量、参数(形/实参)存放在栈区,离其最近的大阔结束时自动内存自动被释放;通过malloc\alloc\copy等手动开辟内存的,则存放在堆区,需要程序员手动予以释放;程序区可以看成非变量区,除变量外,程序的一些其他代码即常量存放在该区;

  

说明:

<1>除了堆区需要程序员手动管理内存外,其他区都由系统自动管理;

<2>等号左右:

{
        //等号左边:auto形局部变量,存放在栈区;等号右边:常量,存放在数据区;
        int age = 10;
        //等号左边:auto形局部变量(指针),存放在栈区;等号右边:auto形局部变量地址,存放在栈区;
        int *ageptr = &age;
        //等号左边:auto形局部变量(指针),存放在栈区;等号右边:alloc开辟的对象,存放在堆区;
        nsobject *objc = [[nsobject alloc] init];
 }

 

2)block类型

<1>三种block类型(global、malloc、stack),从字面理解,可以推断依次存放在数据区、堆区、栈区;

<2>我们发现,blcok1没有访问任何变量,后两个block都访问量变量age,而age是一个auto类型的局部变量;似乎block的类型跟访问的变量有关系?往下看;

//代码

int weight = 20;

void test2()
{
    static int age = 10;
    
    void(^block1)(void) = ^{
        nslog(@"-----%d", age);
    };
    
    void(^block2)(void) = ^{
        nslog(@"-----%d", weight);
    };
    
    nslog(@"%@ %@", [block1 class], [block2 class]);
}

//打印

2019-01-10 15:52:56.366509+0800 mj_test[3852:215571] __nsglobalblock__ __nsglobalblock__
program ended with exit code: 0

分析:

<1>如果age是static修饰的局部变量,或者访问全局变量,则block的类型都是__nsglobalblock__,那么我们基本上可以肯定,block的类型取决于其访问的变量的属性;

<2>这里带来了一个新的问题:

因为auto类型的局部变量是存放在栈区的,而block要访问该变量,经前述文章分析,block会讲该变量捕获到block结构体内部,即重新开辟内存来存放该局部变量(相当于copy操作,但不是copy),那么此时的block自己是存放在哪个区呢?

前面说了,auto类型的局部变量一定是存放在栈区的,这点毋庸置疑,而block虽然新开辟内存来存放该变量,但改变不了该变量是一个auto类型的局部变量的属性,因此此时的block也只能存放在栈区;

既然存放在栈区,则访问的变量作用域仅限于离其最近的大括号范围内,超出则被自动释放,我们来验证下

//代码

void(^block)(void);

void test3()
{
    int age = 10;
    
    block = ^{
        nslog(@"----%d", age);
    };
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
//        test1();
//        test2();
        test3();
        block();
    }
    return 0;
}

//打印

2019-01-10 16:09:19.489782+0800 mj_test[3939:224126] -----272632456
program ended with exit code: 0

分析:

<1>age是一个auto类型的局部变量,作用域仅限于test3()函数,该函数一旦调用完毕,age则被自动释放(变成垃圾内存,值不确定);

<2>根据打印结果,age的值不是10而是一堆乱码,说明age已经被自动释放,block再次调用时,访问的是被废弃的内存;

那么如何才能不被自动释放?往下看

//代码

void test4()
{
    int age = 10;
    
    block = [^{
        nslog(@"----%d", age);
    } copy];
    
    //错误写法
//    [block copy];
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
//        test1();
//        test2();
//        test3();
        test4();
        block();
        
    }
    return 0;
}

//打印

2019-01-10 16:18:54.102162+0800 mj_test[4004:229566] ----10
program ended with exit code: 0

分析:

<1>通过copy操作能达到auto类型的局部变量的值正确,为什么?因为copy是把age的值直接拷贝到了一块新的内存区域,而我们知道copy操作开辟的内存必定是在堆区;

<2>因此,防止一个auto类型的局部变量自动释放的方法,就是将其copy到堆区进行手动管理,达到对其生命周期可控的目的(所以记得要释放block);

说明:block此处的copy是深拷贝还是浅拷贝,以及深拷贝和浅拷贝的区别——后面文章会写到!

 

三、结论

blcok的类型取决于其访问的变量的类型;

【1】global:没有访问auto类型局部变量——包括:没有访问任何变量、访问了static类型的局部变量、访问了全局变量(包括static和auto类型);

【2】stack:访问了auto类型的局部变量;

【3】malloc:对block进行了copy操作;

 

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