Block的深入学习

作者: 褪而未变 | 来源:发表于2017-08-02 19:24 被阅读0次

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Block深入学习 —— Block与各种变量

(一)Block基础回顾

1.Block定义

带有局部变量的匿名函数，差不多就与C语言中的函数指针类似，可以当做参数传来传去，而且可以没有名字。

2.Block语法完整的形式的Block语法如下

参数类型(^函数名)(形参) = ^(实参){ /代码块/};

并且与一般的C语言函数定义相比，仅有两点不同：
(1)没有函数名
(2)带有"^"符号所以根据前面的语法格式可以写出如下例子：
^int(int count) {return count+1};

当然，也可以有很多的省略格式，省略返回值如下
^(int count) {return count+1};

省略返回值类型时，如果表达式中有return语句时，block语句的的返回值类型就使用return返回的类型；如果return中没有返回类型，就使用void类型。再省略参数列表，参数列表和返回值都省略是最简洁的方式，同时将参数和返回值省略如下：
^{printf("good!");}

3.Block类型变量在Block语法下，一旦使用了Block语法就相当于生成了可赋值给Block类型变量的值，"Block"既指源代码中的Block语法，也指由Block语法所生成的值即：

int (^blk)(int) = ^(int count){return count +1};
int (^blk1)(int) = blk;
int (^blk2)(int);
blk2 = blk1;

从上面看出，Block确实代表了一种语法，但在这里，对于blk，他也是一个Block类型变量的值。但是，当Block作为函数的参数或者返回值的时候若传来传去，写法上难免有点复杂，毕竟都是那么长一串儿，此时，就可以像C语言那样使用typedef了：
typdef int(^blk_t)(int);

这时，blk_t就变成了一种Block类型了，例如：
typef int(^blk_t)(int);
blk_t bk = ^(int count){return count+1};//很明显省略了返回值

4.截获的自动变量（自动变量==局部变量）

通过前面的知识，我们已经大部分理解了Block了，这里引入截获的自动变量，什么是截获的局部变量？先看一段代码：

int main() 
{
     int dmy = 256;
     int val = 10; 
     const char *fmt = "val = %d\n";
    void (^blk)(void) = ^{printf(fmt, val);}; 
    val = 2; 
    fmt = "These values were changed. val = %d\n"; 
    blk(); 
    return 0;
}

执行结果：val = 10

解释：在该源代码中，Block语法的表达式使用的是它之前声明的自动变量fmt 和val.Block语法中，Block表达式截获的自动变量，即保存该自动变量瞬间的值。因为Block表达式保存了自动变量的值，所以在执行Block语法之后，即使改变Block中的自动变量的值也不会影响Block执行时自动变量的值。这就是所谓的截获

5._ _block修饰符咱们来尝试着，在Block中修改自动变量的值：

int val = 0;
      void (^blk)(void) = ^{val = 1;};
      blk();
      printf("val = %d\n", val);
      ```
执行结果：`error: variable is not assignable (missing __block type specifier) void (^blk)(void) = ^{val = 1;};~~~ ^`

很显然，光这样的话是不允许在Block内部修改外面的自动变量的值的。如果强势要改呢，所以这会儿就该 __block出场了:若想在Block语法的表达式中将赋值给在Block语法外声明的自动变量，需要在该自动变量上加上 _block修饰符，如下：
```objectivec
__block int val = 0;
  void (^blk)(void) = ^{val = 1;};
  blk();
 printf("val is %d",val);

执行结果：val is 1

所以，使用 _block修饰的变量，就可以在Block语法内部进行修改了，该变量称为 _block变量。但这里还有另一种情况，见如下代码：

id array = [[NSMutableArray alloc] init]; 
void (^blk)(void) = ^{id obj = [[NSObject alloc] init];
[array addObject:obj]; };

这会出错吗？其实是不会的，咱们在这里是没有向arry赋值，向他赋值才会产生编译错误，在这里，咱们截获到了NSMutableArray类对象的一个结构体指针(后面会讲)，咱们没有对它赋值，只是使用而已，所以不会出错。

(二)Block存储域

( _NSConcreteStackBlock,_NSConcreteGlobalBlock,_NSConcreteMallocBlock)

通过前面的学习,了解到Block转换为Block的结构体类型的自动变量，__block修饰符修饰的变量转换为block变量的结构体类型的自动变量，所谓结构体类型的自动变量，即栈上生成的该结构体的实例变量。：

根据咱们之前提到的，其实Block也是一种对象，并且Block的类是_NSConcreteStackBlock,和他类似的还有两个如：

_NSConcreteMallocBlock
_NSConcreteGlobalBlock三个不同的类名称决定了三个Block类生成的Block对象存在内存中的位置：

到目前为止，出现的Block例子都是_NSConcreteStackBlock类，所以都是设置在栈上，但实际上并非是这样，在记述全局变量的地方使用Block语法时生成的Block为_NSConcreteGlobalBlock对于Block对象分配在数据区的情况,略过分析过程，直接总结：

当把Block声明为全局变量的时候，Block分配在数据区：

void (^blk)(void) = ^{printf("Global Block\n");};
int main() {}

Block语法表达式中不使用截获的自动变量的时候：

typedef int (^blk_t)(int);
for (int rate = 0; rate < 10; ++rate) { 
blk_t blk = ^(int count){return count;};
}

以上两种情况，Block分配在数据区。最后一个问题，什么时候Block会分配在堆上呢？此时可以引出之前说的一个问题，“Block可以超出变量作用域而存在”，换句话说就是，Block倘若作为一个局部变量存在，结果他居然可以在超出作用域之后不被废弃,同样的,由于block修饰的变量也是放在栈上的，如果其变量作用域结束，那么block修饰符修饰的变量也应该结束。解决方案如下：
将Block和__block修饰的变量从栈上复制到堆上来解决，将配置在栈上的Block复制到堆上，这样即使Block语法记述的变量作用域结束时，堆上的Block还可以继续存在

复制到堆上之后，将Block内部的isa成员变量进行改变：
impl.isa = &_NSConcreteMallocBlock;

当ARC有效时，大多数情况下编译器会进行恰当地进行判断，自动生成将栈上复制到堆上的代码，并且最后复制到堆上的Block会自动的加入到autoRealeasePool中，编译器不能进行判断的情况便是：

向方法或函数的参数中传递Block时但是在向方法或函数的参数中传递Block时也有不需要手动复制的情况如下：

Cocoa框架的方法且方法名中含有usingBlock等时
GCD中的API

举个栗子：在使用NSArray类的enumeratObjectsUsingBlock实例方法以及dispatch_async函数时，不用手动复制，相反的，在NSArray类的initWithObjects实例方法上传递时需要手动复制，看代码：

- (id) getBlockArray {
    int val = 10;
    return [[NSArray alloc] initWithObjects: ^{NSLog(@"blk0:%d", val);},  ^{NSLog(@"blk1:%d", val);}, nil];
 }接下来，调用：
id obj = getBlockArray();
      typedef void (^blk_t)(void);
      blk_t blk = (blk_t)[obj objectAtIndex:0];
      ```

      blk(); 结果就是Block在执行时发生异常，应用程序强制结束，这是由于在getBlockArray函数执行结束时，栈上的Block被废弃的缘故。而此时编译器恰好又不能判断是否需要复制。 注：但将Block从栈上复制到堆上是相当消耗CPU的，当Block设置在栈上也能够使用时，将Block从栈上复制到堆上只是在浪费CPU资源，能少复制，尽量少复制。
将以上代码修改一下即可运行：

```objectivec
- (id) getBlockArray {
   int val = 10;
   return [[NSArray alloc] initWithObjects: [^{NSLog(@"blk0:%d", val);} copy], [^{NSLog(@"blk1:%d", val);} copy], nil];
}

小结：

(三)block变量存储域(Block移动对block变量的影响)

使用block变量的Block从栈复制到堆上时，block修饰的变量也会受到影响。

1.多个Block使用一个block变量时，因为会将所有的Block配置在栈上，所以block变量也会配置在栈上，其中任何一个Block从栈复制到堆时，block变量也会一并从栈复制到堆并被该Block持有，当剩下的Block从栈复制到堆时，被复制的Block会依次持有block变量，并增加__block变量的引用计数。
2.在这里，读者可以采用Objective-C的引用计数的方式来考虑。使用block变量的Block持有block变量，如果Block被废弃，它所持有的block变量也就被释放在这里，回到之前讲到的“block变量使用结构体成员变量forwarding的原因”，不管block变量配置在栈上还是在堆上，都能够正确的访问该变量(通过指针)，通过Block的复制，block变量也从栈复制到堆，此时可同时访问栈上的block变量和堆上的block变量，下面解释一下：看代码：

__block int val = 0;
   void (^blk)(void) = [^{++val;} copy];
   ++val;
   blk();
   NSLog(@"%d", val);
结果是：2
^{++val;}和++val;都可以转化为++(val.__forwarding->val);

在变换Block语法的函数中，该变量val为复制到堆上的block变量结构体实例，而另外一个(++val)与Block无关的变量val，为复制前栈上的block变量结构体实例。但是栈上的block变量结构体实例在block变量从栈复制到堆上时，会将成员变量forwarding指针替换为复制目标堆上的block变量用结构体实例的地址

下面总结栈上的Block复制到堆的情况：

调用Block的copy实例方法时
将Block作为函数返回值时
将Block赋值给附有__strong修饰符id类型的类或者Block类型成员变量时
在方法名中含有usingBlock的Cocoa框架方法或者GCD的API中传递Block时

在调用Block的copy方法时，如果Block配置在栈上，那么该Block会从栈上赋值到堆；将Block作为函数返回值时、将Block赋值给附有__strong修饰符id类型的类或者Block类型成员变量时，编译器将自动地将对象的Block作为参数并调用_Block_copy函数，这与调用Block的copy实例方法的效果相同；在方法名中含有usingBlock的Cocoa框架方法或者GCD的API中传递Block时，在该方法或函数内部对传递过来的Block调用Block的copy实例方法或者_Block_copy函数。