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block介绍:揭开神秘面纱(下)

时间:2015-09-17 来源:本站整理 我要评论

  内存管理的真面目
 
  objc层面如何区分不同内存区的block
 
  Block_private.h中有这样一组值:
 
  /* the raw data space for runtime classes for blocks */
  /* class+meta used for stack, malloc, and collectable based blocks */
  BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteStackBlock[32];
  BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteMallocBlock[32];
  BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteAutoBlock[32];
  BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteFinalizingBlock[32];
  BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteGlobalBlock[32];
  BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteWeakBlockVariable[32];
 
  其用于对block的isa指针赋值
 
  1.栈
 
  struct __OBJ1__of2_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __OBJ1__of2_block_desc_0* Desc;
  OBJ1 *self;
  __OBJ1__of2_block_impl_0(void *fp, struct __OBJ1__of2_block_desc_0 *desc, OBJ1 *_self, int flags=0) : self(_self) {
  impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
  impl.Flags = flags;
  impl.FuncPtr = fp;
  Desc = desc;
  }
  };
 
  在栈上创建的block,其isa指针是_NSConcreteStackBlock。
 
  2.全局区
 
  在全局区创建的block,其比较类似,其构造函数会将isa指针赋值为_NSConcreteGlobalBlock。
 
  3.堆
 
  我们无法直接创建堆上的block,堆上的block需要从stack block拷贝得来,在runtime.c中的_Block_copy_internal函数中,有这样几行:
 
  // Its a stack block.  Make a copy.
  if (!isGC) {
  struct Block_layout *result = malloc(aBlock->descriptor->size);
  ...
  result->isa = _NSConcreteMallocBlock;
  ...
  return result;
  }
 
  可以看到,栈block复制得来的新block,其isa指针会被赋值为_NSConcreteMallocBlock
 
  4.其余的isa类型
 
  BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteAutoBlock[32];
  BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteFinalizingBlock[32];
  BLOCK_EXPORT void * _NSConcreteWeakBlockVariable[32];
 
  其他三种类型是用于gc和arc,我们暂不讨论
 
  复制block
 
  对block调用Block_copy方法,或者向其发送objc copy消息,最终都会调用runtime.c中的_Block_copy_internal函数,其内部实现会检查block的flag,从而进行不同的操作:
 
  static void *_Block_copy_internal(const void *arg, const int flags) {
  ...
  aBlock = (struct Block_layout *)arg;
  ...
  }1.栈block的复制
  // reset refcount
  result->flags &= ~(BLOCK_REFCOUNT_MASK);    // XXX not needed
  result->flags |= BLOCK_NEEDS_FREE | 1;
  result->isa = _NSConcreteMallocBlock;
  if (result->flags & BLOCK_HAS_COPY_DISPOSE) {
  //printf("calling block copy helper %p(%p, %p)...\n", aBlock->descriptor->copy, result, aBlock);
  (*aBlock->descriptor->copy)(result, aBlock); // do fixup
  }
 
  除了修改isa指针的值之外,拷贝过程中,还会将BLOCK_NEEDS_FREE置入,大家记住这个值,后面会用到。
 
  最后,如果block有辅助copy/dispose函数,那么辅助的copy函数会被调用。
 
  2.全局block的复制
 
  else if (aBlock->flags & BLOCK_IS_GLOBAL) {
  return aBlock;
  }
 
  全局block进行copy是直接返回了原block,没有任何的其他操作。
 
  3.堆block的复制
 
  if (aBlock->flags & BLOCK_NEEDS_FREE) {
  // latches on high
  latching_incr_int(&aBlock->flags);
  return aBlock;
  }
 
  栈block复制时,置入的BLOCK_NEEDS_FREE标记此时起作用,_Block_copy_internal函数识别当前block是一个堆block,则仅仅增加引用计数,然后返回原block。
 
  辅助copy/dispose函数
 
  1.普通变量的复制
 
  辅助copy函数用于拷贝block所引用的可修改变量,我们这里以 __block int i = 1024为例:
 
  先看看Block_private.h中的定义:
 
  struct Block_byref {
  void *isa;
  struct Block_byref *forwarding;
  int flags; /* refcount; */
  int size;
  void (*byref_keep)(struct Block_byref *dst, struct Block_byref *src);
  void (*byref_destroy)(struct Block_byref *);
  /* long shared[0]; */
  };
 
  而我们的__block int i = 1024的转码:
 
  struct __Block_byref_i_0 {
  void *__isa;
  __Block_byref_i_0 *__forwarding;
  int __flags;
  int __size;
  int i;
  };//所以我们知道,当此结构体被类型强转为Block_byref时,前四个成员是一致的,访问flags就相当于访问__flags,而内部实现就是这样使用的
  ...
  __attribute__((__blocks__(byref))) __Block_byref_i_0 i = {(void*)0,(__Block_byref_i_0 *)&i, 0, sizeof(__Block_byref_i_0), 1024};//i初始化时__flags为0static void __main_block_copy_0(struct __main_block_impl_0*dst, struct __main_block_impl_0*src) {_Block_object_assign((void*)&dst->i, (void*)src->i, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);}
 
  此时,复制时调用的辅助函数:
 
  void _Block_object_assign(void *destAddr, const void *object, const int flags) {//此处flags为8,即BLOCK_FIELD_IS_BYREF
  ...
  if ((flags & BLOCK_FIELD_IS_BYREF) == BLOCK_FIELD_IS_BYREF)  {
  // copying a __block reference from the stack Block to the heap
  // flags will indicate if it holds a __weak reference and needs a special isa
  _Block_byref_assign_copy(destAddr, object, flags);
  }
  ...
  }
  static void _Block_byref_assign_copy(void *dest, const void *arg, const int flags) {//此处flags为8,即BLOCK_FIELD_IS_BYREF
  struct Block_byref **destp = (struct Block_byref **)dest;
  struct Block_byref *src = (struct Block_byref *)arg;
  ...
  else if ((src->forwarding->flags & BLOCK_REFCOUNT_MASK) == 0) {//当初次拷贝i时,flags为0,进入此分支会进行复制操作并改变flags值,置入BLOCK_NEEDS_FREE和初始的引用计数
  ...
  }
  // already copied to heap
  else if ((src->forwarding->flags & BLOCK_NEEDS_FREE) == BLOCK_NEEDS_FREE) {//当再次拷贝i时,则仅仅增加其引用计数
  latching_incr_int(&src->forwarding->flags);
  }
  // assign byref data block pointer into new Block
  _Block_assign(src->forwarding, (void **)destp);//这句仅仅是直接赋值,其函数实现只有一行赋值语句,查阅runtime.c可知
  }
 
  所以,我们知道,当我们多次copy一个block时,其引用的__block变量只会被拷贝一次。
 
  2.objc变量的复制
 
  当objc变量没有__block修饰时:
 
  static void __OBJ1__of2_block_copy_0(struct __OBJ1__of2_block_impl_0*dst, struct __OBJ1__of2_block_impl_0*src) {_Block_object_assign((void*)&dst->self, (void*)src->self, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);}void _Block_object_assign(void *destAddr, const void *object, const int flags) {
  ...
  else if ((flags & BLOCK_FIELD_IS_OBJECT) == BLOCK_FIELD_IS_OBJECT) {
  //printf("retaining object at %p\n", object);
  _Block_retain_object(object);//当我们没有开启arc时,这个函数会retian此object
  //printf("done retaining object at %p\n", object);
  _Block_assign((void *)object, destAddr);
  }
  ....
  }
 
  当objc变量有__block修饰时:
 
  struct __Block_byref_bSelf_0 {
  void *__isa;
  __Block_byref_bSelf_0 *__forwarding;
  int __flags;
  int __size;
  void (*__Block_byref_id_object_copy)(void*, void*);
  void (*__Block_byref_id_object_dispose)(void*);
  OBJ1 *bSelf;
  };
  static void __Block_byref_id_object_copy_131(void *dst, void *src) {
  _Block_object_assign((char*)dst + 40, *(void * *) ((char*)src + 40), 131);//131即为BLOCK_FIELD_IS_OBJECT|BLOCK_BYREF_CALLER
  }
  static void __Block_byref_id_object_dispose_131(void *src) {
  _Block_object_dispose(*(void * *) ((char*)src + 40), 131);
  }
  ... //33554432即为BLOCK_HAS_COPY_DISPOSE
  __block __Block_byref_bSelf_0 bSelf = {(void*)0,(__Block_byref_bSelf_0 *)&bSelf, 33554432, sizeof(__Block_byref_bSelf_0), __Block_byref_id_object_copy_131, __Block_byref_id_object_dispose_131, self};
 
  BLOCK_HAS_COPY_DISPOSE告诉内部实现,这个变量结构体具有自己的copy/dispose辅助函数,而此时我们的内部实现不会进行默认的复制操作:
 
  void _Block_object_assign(void *destAddr, const void *object, const int flags) {
  //printf("_Block_object_assign(*%p, %p, %x)\n", destAddr, object, flags);
  if ((flags & BLOCK_BYREF_CALLER) == BLOCK_BYREF_CALLER) {
  if ((flags & BLOCK_FIELD_IS_WEAK) == BLOCK_FIELD_IS_WEAK) {
  _Block_assign_weak(object, destAddr);
  }
  else {
  // do *not* retain or *copy* __block variables whatever they are
  _Block_assign((void *)object, destAddr);
  }
  }
 
  当我们没有开启arc,且flags中具有BLOCK_BYREF_CALLER时,会进入_Block_assign函数,而此函数仅仅是赋值
 
  所以,如果要避免objc实例中的block引起的循环引用,我们需要让block间接使用self:
 
  __block bSelf = self;
 
  其他
 
  对于dipose辅助函数,其行为与copy是类似的,我们不再重复同样的东西,如果大家要了解,自行查阅runtime.c和Block_private.h即可。
 
  我们已经理解了非arc非gc情况下的block的内存管理内部实现,对arc和gc的情况,其行为也是类似的,只是一些函数的指针指向的真正函数会改变,比如_Block_use_GC函数,会将一些函数指向其他的实现,使其适用于gc开启的情况。
 
  小结
 
  block实际上是一些执行语句和语句需要的上下文的组合,而runtime给予的内部实现决定了它不会浪费一比特的内存。
 
  我们知道cocoa中的容器类class有mutable和immutable之分,实际上我们可以将block看做一个immutable的容器,其盛放的是执行的代码和执行此代码需要的变量,而一个immutable变量的无法改变的特质,也决定了block在复制时,的确没有必要不断分配新的内存。故而其复制的行为会是增加引用计数。
 

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