Objective-C block


block 有什么意義,特點等等,這些東西,實在是太復雜了,這里只是簡單的總結一下block的內存管理。而且也僅僅限於objective-C的部分

Block memory

block 的內存管理,應該是最頭疼的地方,就用這個來自WWDC的例子來解釋一下吧。

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當程序運行到這里時,stack 空間中有 shared 變量和 captured 變量。

這里可以看出,__block 變量開始是處於stack上的。

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當程序運行到這里時,stack 空間中有 shared 變量,captured 變量和block1。

這里可以看出,block 類型的變量開始時也是處在stack上的。

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當程序運行到這里時,stack 空間中有 shared 變量,captured 變量和block1。

這里值得注意的就是當我們直接修改stack 上的captured變量時,block1中的captured變量仍然是原來的數值10。事實上,從const 我們就可以看出,block1中的captured變量是不能被修改的而且是從stack原有變量的一個const 拷貝。在block1中訪問的captured變量是const拷貝的,也就是說block1中captured = 10,而不是原有的stack上的值 20。當然,在block1中,我們也不能修改captured變量。

 

Copy block

block在一開始是處在stack上的,這是為了考慮到效率的原因,但是,有時候是需要block的生命周期長於一開始的stack,這時,我們就通過copy block 來將block復制到heap。

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當程序執行完 block2 = [block1 copy];時,__block 類型變量shared,被復制到了heap中,很顯然,shared變量需要被block和block2共享(當然還有stack也要共享),而block2被移動到heap中,很可能生命周期會長於stack,所以,shared也被復制到了heap中。而block2中的captured 也被復制到了heap中。

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當程序執行完 block3 = [block2 copy];時, 我們看到的是,block2 和block3 其實指向的是同一片內存空間。事實上,block的數據結構中,保存了引用計數,而對於copy到heap中的block 再copy時,行為同普通對象retain一樣,會使引用計數+1。那么如果我們對[block retain]會如何呢? 實際上什么都沒有發生,至少在現在的runtime版本下。因為retain中,不僅有引用計數+1在,而且retain的返回值,必須同返回調用對象的地址一樣,而block的地址是可能變化的(stack or heap),所以,這里retain的行為幾乎是被忽略掉的。

當heap中的block變量先於stack被銷毀時,如調用 [block2 release]; [block3 release];,heap中的block2,block3 由於引用計數為0 而被銷毀,而 __block 變量shared則還在heap中,因為stack還要使用,block1 也要使用。

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當heap中的block變量晚於stack時,顯然,stack 被清除,function中也啥都沒了。

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最后,當block2 和block3 都被release之后。則恢復到最初狀態

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block details

當我們寫出一個Block literal expression

^ { printf("hello world\n"); }
事實上,編譯器為我們生成了如下結構
struct __block_literal_1 {
    void *isa;
    int flags;
    int reserved; 
    void (*invoke)(struct __block_literal_1 *);
    struct __block_descriptor_1 *descriptor;
};void __block_invoke_1(struct __block_literal_1 *_block) {
    printf("hello world\n");
}static struct __block_descriptor_1 {
    unsigned long int reserved;
    unsigned long int Block_size;
} __block_descriptor_1 = { 0, sizeof(struct __block_literal_1)}; 當Block literal expression 使用時 __block_literal_1 則會被初始化為:struct __block_literal_1 _block_literal = {
    &_NSConcreteStackBlock,
    (1<<29), <uninitialized>,
    __block_invoke_1,
    &__block_descriptor_1
   };

下一個例子

int x = 10;
void (^vv)(void) = ^{printf("x is %d\n", x);};
x = 11;
vv();
 
        
編譯器會生成如下結構
struct __block_literal_2{
    void *isa;
    int flags;
    int reserved;
    void (*invoke)(struct __block_literal_2 *);
    struct __block_descriptor_2 *descriptor;
    const int x;
};
 
        
void __block_invoke_2(struct __block_literal_2 *_block){
    printf("x is %d\n", _block->x);
}
 
        
void struct __block_descriptor_2{
    unsigned long int reserved;
    unsigned long int block_size;
}__block_descriptor_2 = {0, sizeof(struct __block_literal_2)};
 
        
struct __block_literal_2 __block_literal_2 = {
    &NSConcreteStackBlock,
    (1<<29),
    __block_invoke_2,
    &__block_descriptor_2,
    x
};

block中使用的普通變量(int, char *)導入是const copy。普通對象則會retain。__block 類型變量則什么不做,只是保存一個指針,全局變量也只是保存一個簡單的指針。

當然,block 可能也會嵌套block,那么又會是什么樣子?其實不復雜,復雜的只是增加了復制函數,和釋放函數,這一點很像C++的拷貝構造函數,在必要時生成。

void (^existingBlock)(void) = …;
 
        
void (^vv)(void) = ^{existingBlock();};
 
        
vv();
 
        
struct __block_literal_3{
    ...;//esisting block
};
 
        
struct __block_literal_4{
    void *isa;
    int flags;
    int reserved;
    void (*invoke)(struct __block_literal_4 *);
    struct __block_literal_3 *const existingBlock;
};
 
        
void __block_invoke_4(struct __block_literal_3 *__block) {
   __block->existingBlock->invoke(__block->existingBlock);
}
 
        
void __block_copy_4(struct __block_literal_4 *dst, struct __block_literal_4 *src) {
     //_Block_copy_assign(&dst->existingBlock, src->existingBlock, 0);
     _Block_object_assign(&dst->existingBlock, src->existingBlock, BLOCK_FIELD_IS_BLOCK);
}
 
        
void __block_dispose_4(struct __block_literal_4 *src) {
     // was _Block_destroy
     _Block_object_dispose(src->existingBlock, BLOCK_FIELD_IS_BLOCK);
}
 
        
static struct __block_descriptor_4 {
    unsigned long int reserved;
    unsigned long int Block_size;
    void (*copy_helper)(struct __block_literal_4 *dst, struct __block_literal_4 *src);
    void (*dispose_helper)(struct __block_literal_4 *);
} __block_descriptor_4 = {
    0,
    sizeof(struct __block_literal_4),
    __block_copy_4,
    __block_dispose_4,
};
 
        
初始化
 
        
  struct __block_literal_4 _block_literal = {
    &_NSConcreteStackBlock,
    (1<<25)|(1<<29), <uninitialized>
    __block_invoke_4,
    & __block_descriptor_4
        existingBlock,
   };

 

__block storage variables

__block  變量是一種很特殊的數據類型,有自己的特有的數據結構

struct _block_byref_xxxx {
    void *isa;
    struct _block_byref_xxxx *forwarding;
    int flags;   //refcount;
    int size;
    // helper functions called via Block_copy() and Block_release()
    void (*byref_keep)(void  *dst, void *src); //需要時被生成
    void (*byref_dispose)(void *);//需要時被生成
    typeof(marked_variable) marked_variable;
};

看看__block 類型變量的使用

int __block i = 10;
i = 11;
 
        
struct _block_byref_i {
    void *isa;
    struct _block_byref_i *forwarding;
    int flags;   //refcount;
    int size;
    int captured_i;
} i = { NULL, &i, 0, sizeof(struct _block_byref_i), 10 };
 
        
i.forwarding->captured_i = 11;

 

顯然,當block中增加了__block 類型變量之后,嵌套block 的拷貝函數也會增加對__block 變量的復制。

__block void (voidBlock)(void) = blockA;
voidBlock = blockB;
 
        
struct _block_byref_voidBlock {
    void *isa;
    struct _block_byref_voidBlock *forwarding;
    int flags;   //refcount;
    int size;
    void (*byref_keep)(struct _block_byref_voidBlock *dst, struct _block_byref_voidBlock *src);
    void (*byref_dispose)(struct _block_byref_voidBlock *);
    void (^captured_voidBlock)(void);
};
 
        
void _block_byref_keep_helper(struct _block_byref_voidBlock *dst, struct _block_byref_voidBlock *src) {
    //_Block_copy_assign(&dst->captured_voidBlock, src->captured_voidBlock, 0);
    _Block_object_assign(&dst->captured_voidBlock, src->captured_voidBlock, BLOCK_FIELD_IS_BLOCK | BLOCK_BYREF_CALLER);
}
 
        
void _block_byref_dispose_helper(struct _block_byref_voidBlock *param) {
    //_Block_destroy(param->captured_voidBlock, 0);
    _Block_object_dispose(param->captured_voidBlock, BLOCK_FIELD_IS_BLOCK | BLOCK_BYREF_CALLER)}
 
        
struct _block_byref_voidBlock voidBlock = {( .forwarding=&voidBlock, .flags=(1<<25), .size=sizeof(struct _block_byref_voidBlock *),
      .byref_keep=_block_byref_keep_helper, .byref_dispose=_block_byref_dispose_helper,
      .captured_voidBlock=blockA )};
 
        
voidBlock.forwarding->captured_voidBlock = blockB;

 

block中,引入了__block 會是什么情況

int __block i = 2;
functioncall(^{ i = 10; });
struct _block_byref_i {
    void *isa;  // set to NULL
    struct _block_byref_voidBlock *forwarding;
    int flags;   //refcount;
    int size;
    void (*byref_keep)(struct _block_byref_i *dst, struct _block_byref_i *src);
    void (*byref_dispose)(struct _block_byref_i *);
    int captured_i;
};
 
        
 
        
struct __block_literal_5 {
    void *isa;
    int flags;
    int reserved; 
    void (*invoke)(struct __block_literal_5 *);
    struct __block_descriptor_5 *descriptor;
    struct _block_byref_i *i_holder;
};
 
        
void __block_invoke_5(struct __block_literal_5 *_block) {
   _block->i_holder->forwarding->captured_i = 10;
}
 
        
void __block_copy_5(struct __block_literal_5 *dst, struct __block_literal_5 *src) {
     _Block_object_assign(&dst->i_holder, src->i_holder, BLOCK_FIELD_IS_BYREF | BLOCK_BYREF_CALLER);
}
 
        
void __block_dispose_5(struct __block_literal_5 *src) {
     _Block_object_dispose(src->i_holder, BLOCK_FIELD_IS_BYREF | BLOCK_BYREF_CALLER);
}
 
        
static struct __block_descriptor_5 {
    unsigned long int reserved;
    unsigned long int Block_size;
    void (*copy_helper)(struct __block_literal_5 *dst, struct __block_literal_5 *src);
    void (*dispose_helper)(struct __block_literal_5 *);
} __block_descriptor_5 = { 0, sizeof(struct __block_literal_5) __block_copy_5, __block_dispose_5 };
 
        
 
        
struct _block_byref_i i = {( .forwarding=&i, .flags=0, .size=sizeof(struct _block_byref_i) )};
struct __block_literal_5 _block_literal = {
    &_NSConcreteStackBlock,
    (1<<25)|(1<<29), <uninitialized>,
    __block_invoke_5,
    &__block_descriptor_5,
        2,
   };

 

block 中的太多細節這里不做贅述,有興趣的可以參考Block—ABI-Apple,也可以直接這里去看。


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