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探寻Block的本质(3)—— 基础类型的变量捕获

Block传送门🦋🦋🦋

探寻Block的本质(1)—— 基本认识

探寻Block的本质(2)—— 底层结构

探寻Block的本质(4)—— Block的类型

探寻Block的本质(5)—— 对象类型的变量捕获

探寻Block的本质(6)—— __block的深入分析

上一篇里面,我们分析了一下 胚胎版的Block 的底层结构。现在我们加点料进去

#import <Foundation/Foundation.h>
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        //Block的定义
        void (^block)(int, int) = ^(int a, int b){
            NSLog(@"I am a block! - %d - %d", a, b);
        };
        //Block的调用
        block(10, 20);
    }
    return 0;
}
****************************** 日志输出 *******************************
2019-06-04 15:30:57.747093+0800 Interview03-block[3915:354992] I am a block! - 10 - 20
Program ended with exit code: 0
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这里我们给block所封装的函数增加两个参数a、b,还是惯例,通过命令 xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main.cpp 然后打开编译后的c++文件block中的函数带参数很明显,参数a、b也被封装进了block中,这种情况也比较简单,过一下就好。

Block捕获auto变量

接下来看看这种情况

#import <Foundation/Foundation.h>

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        int age = 10;
        //Block的定义
        void (^block)(void) = ^(){
            NSLog(@"Age is %d", age);
        };
        //先修改age的值
        age = 20;
        //Block的调用
        block();
    }
    return 0;
}
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我在block之前定义了一个 int a = 10,然后在block内部使用了这个age,而且我在调用block之前,先将age的值修改成了20,那么此时程序运行会是什么结果呢?相信以大部分人对block的了解,应该都能给出正确答案。

2019-06-04 15:46:01.244557+0800 Interview03-block[4064:375528] Age is 10
Program ended with exit code: 0
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结果是block中打印出的a10,我们在block外部对age的修改结果并没有对block的内部打印产生影响,为什么呢?我们同样,借助编译后的c++文件来看一看。

(1)首先看一下此时block对应的结构体 我们发现有三处变化

  • 新增了一个int age成员变量
  • 构造函数里面多了一个参数 int _age
  • 构造函数里面参数尾部多了一个: age(_age),这是c++的语法,作用时将参数_age自动赋值给成员变量age

(2)然后在看一下main函数中的block定义以及赋值的代码在用block构造函数生成block的时候,使用了外部定义的 int a = 10,因为c函数的参数都是值传递,所以这里是将此时外部变量a的值10传给了block的构造函数__main_block_impl_0,因此block内部的成员变量age会被赋值成10

(3)再看一下block内部封装的函数可以看到打印代码里面使用的age,实际上就是block内部的成员变量age,不是我们在外面定义的那个age,因此,当block被赋值之后,其成员变量age被赋值成了当时构造函数传进来的参数10,所以最终打印出来值就是10,不论外部的age再如何的修改。外部的age跟block的成员变量age是两个不同的变量,互不影响。

其实,上面我门讨论的这个block外部变量age是一个局部auto变量,也叫自动变量,这是C语言的知识点,如果有不清楚的请自行补脑。我们知道除了auto变量,C语言里面还有局部static变量静态变量)和全局变量,接下来我们就看看,Block对于这几种变量的使用,做了如何的处理。

Block捕获局部static变量

首先我们将上面的OC代码改造如下

#import <Foundation/Foundation.h>

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        int age = 10;
        static int height = 10;
        //Block的定义
        void (^block)(void) = ^(){
            NSLog(@"Age is %d, height is %d", age, height);
        };
        //先修改age和height的值
        age = 20;
        height = 20;
        //Block的调用
        block();
    }
    return 0;
}
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我们有增加了一个static变量height,并且在同样的地方修改height的值,便于和之前的age进行对比。首先运行代码看一下结果

2019-06-04 17:10:12.935220+0800 Interview03-block[4725:476530] Age is 10, height is 20
Program ended with exit code: 0
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可以看到,block输出的 height值是我们在外部重新为其赋的20。 为什么呢,我们进入编译后的C++文件一看究竟

(1)借用上面的分析流程一样,先看一下block对应的结构体你看,针对static变量height, block内部为其增加了一个int *height;成员变量,构造函数里面对应的参数是int *_height。看到这里,应该就大致能猜出来,我们这里要存储的是一个地址,改地址应该就是外部static变量height的地址值。

(2)那我们来看一下main函数里的block赋值过程对于static变量,block捕获的是它的地址很清晰,确实block构造函数里面传入的,就是外部的这个height的地址值。

(3)最后看block内部的函数那么可以看到,block内部的函数也是通过block所存储的地址值*height访问了外部的static变量height的值。

因此,当我们从外部修改height的值之后,调用block打印出的height的值也相应的改变了,因为block内部是通过 指针 引用了外部的这个static变量height

❓思考❓对于autostatic变量,为什么block选择用不同方式处理它们呢?

我们知道,一个自动变量auto)的存储空间位于函数栈空间上,在函数开辟栈空间时被创建,在函数结束时销毁,而block的调用时机有可能发生在函数结束之后的,因此就无法使用自动变量了,所以在block一开始定义赋值的过程里,就将自动变量的值拷贝到他自己的存储空间上。

而对于局部静态变量(static),C语法下static会改变所修饰的局部变量的生命周期,使其在 程序整个运行期间都存在 ,所以block选择持有它的指针,在block被调用时,通过该指针访问这个变量的内容就行。

Block使用全局变量

上面我们讨论block对于局部变量的处理,我们在看一看对于全局变量,情况又是如何输出结果如下

2019-06-05 09:19:08.854599+0800 Interview03-block[13997:1263406] Age is 20, height is 20
Program ended with exit code: 0
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在通过命令行生成一下编译后的C++文件,同样还是在文件底部去看block使用全局变量这次就非常痛快了,block没有对全局变量进行捕获行为,只需要在要用的时候,直接通过变量名访问就行了,因为全局变量时跨函数的,可以直接通过变量的名字直接访问。 同样,者也帮我我们理解了为什么对于局部的变量,block需要对其采取“捕获”行为,正是因为局部变量定在与函数内部,无法跨函数使用,所以根据局部变量不同的存储属性,要么将其值直接进行拷贝(auto),要么对其地址进行拷贝(static)。

总结

  1. 局部变量会被block捕获
  • 自动变量(auto),block通过值拷贝方式捕获,在其内部创建一个同类型变量,并且将自动变量的值拷贝给block的内部变量,block代码块执行的时候,直接访问它的这个内部变量
  • 静态变量(static),block通过地址拷贝方式捕获,在其内部创建一个指向同类型变量的指针, 将静态变量的地址值拷贝给block内部的这个指针,block代码块执行的时候,通过内部存储的指针间接访问静态变量
  1. 全局变量不会被block捕获, block代码块执行的时候,通过全局变量名直接访问

Block对于self的处理

请问上图block里面的self会被该block捕获吗? 编译结果显示blockself进行了捕获。But why? 我们知道,图中的block位于test方法里面,实际上任何的oc方法,转换成底层的c函数,里面都有两个默认的参数,self_cmd,所以作为函数默认参数的self的实际上也是该函数的局部变量,根据我们上面总结的原则,只要是局部变量,block都会对其进行捕获,这就解释通了。

那么有人会问(特别是面试官)下面的情况呢 先看编译结果看得出来,还是进行了捕获,看我在图中标明的黄色框框,就很好理解了,block最终访问CLPerson的成员变量_age的时候,是通过self + _age偏移量,获得_age的地址后从而进行间接访问的,所以在oc代码中,_age 的写法等同与self->_age,说白了,这里还是需要用到self,因此block还是需要对self进行捕获的。

至此,有关Block对于基础类型环境变量的处理以及调用过程,就整理完毕了。

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探寻Block的本质(2)—— 底层结构

探寻Block的本质(4)—— Block的类型

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探寻Block的本质(6)—— __block的深入分析

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