block本质探寻六之修改变量

说明：

<1>阅读本文章，请参照前面的block文章加以理解；

<2>本文的变量指的是auto类型的局部变量（包括实例对象）；

<3>arc和mrc两种模式均适用；

一、无法修改的原因

//代码

 

很明显，强行给age赋值会报错；

void test1()
{
    int age = 10;
    block = ^{
//        age = 20;
        nslog(@"%d", age);
    };
}

//打印

2019-01-15 15:00:43.641417+0800 mj_test[3676:199449] 10
program ended with exit code: 0

分析：为什么在block内部不能改变age的值？往下看

//clang

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


static void __test1_block_func_0(struct __test1_block_impl_0 *__cself) {
  int age = __cself->age; // bound by copy


        nslog((nsstring *)&__nsconstantstringimpl__var_folders_tb_zgsq5gq15rd3zvbdmw1c09y80000gn_t_main_d8e7e4_mi_0, age);
    }


void test1()
{
    int age = 10;
    block = ((void (*)())&__test1_block_impl_0((void *)__test1_block_func_0, &__test1_block_desc_0_data, age));
}

分析：

<1>age被捕捉到block结构体中，根据输出的结果很明显是在arc模式下，因此当被强指针变量block持有时，系统会自动将block对象从栈区拷贝到堆区；而mrc模式下，因为block对象会随着test1()方法结束，其内存地址会被回收，age的值为乱码

2019-01-15 16:12:43.234301+0800 mj_test[4434:243013] -272632456
program ended with exit code: 0

<2>block代码块是通过__test1_block_func_0函数来实现，而该函数应用的age就是block对象结构体__test1_block_impl_0中的age，这跟test1()方法中的age是两个不同的age：前者存在于堆区，后者存在于栈区；

<3>想要在__test1_block_impl_0函数中去改变test1()方法中的局部变量，显然是不成立的，根本就拿不到该局部变量；

 结论：block对象本身的代码块是存放在一个新的函数中，而block引用的外部auto类型的局部变量存在于block指针变量所在的函数中——所以，两个不同的函数间彼此不可能改变对方内部的局部变量；

 

二、修改方法

1）static修饰

//代码

void test2()
{
    static int age = 10;
    block = ^{
        age = 20;
        nslog(@"%d", age);
    };
}

//打印

2019-01-15 16:31:56.533685+0800 mj_test[4676:255859] 20
program ended with exit code: 0

//clang

struct __test2_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __test2_block_desc_0* desc;
  int *age;
  __test2_block_impl_0(void *fp, struct __test2_block_desc_0 *desc, int *_age, int flags=0) : age(_age) {
    impl.isa = &_nsconcretestackblock;
    impl.flags = flags;
    impl.funcptr = fp;
    desc = desc;
  }
};



static void __test2_block_func_0(struct __test2_block_impl_0 *__cself) {
  int *age = __cself->age; // bound by copy

        (*age) = 20;
        nslog((nsstring *)&__nsconstantstringimpl__var_folders_tb_zgsq5gq15rd3zvbdmw1c09y80000gn_t_main_bf7285_mi_1, (*age));
    }

分析：

<1>根据前述文章，此时test2()方法中的整型age是以指针的形式被捕捉到block对象结构体中，该指针变量指向值为10的内存区域；

<2>通过指针当然可以变量该指针指向的内存区域的值（见“__test2_block_func_0”函数），这点没问题——c语言语法基础；

结论：通过static修饰auto类型的局部变量来改变值，其本质是通过指针来改变变量的值；

补充：static修饰的弊端

<1>修改了变量的属性类型——age由整型变量变成整型指针变量；

<2>static修饰的局部变量，是存放在数据区（全局区），直到整个程序结束才会释放内存——不利于内存的有效利用；

 

2）设置为全局变量

此处就不论证，很容易理解，block对象代码块是放在另一个函数中，而该函数是可以访问该全局变量的——这点没问题；

 

3）__block修饰

//代码

void test3()
{
    __block int age = 10;
    block = ^{
        age = 20;
        nslog(@"%d", age);
    };
}

//打印

2019-01-15 16:51:56.337321+0800 mj_test[4909:268533] 20
program ended with exit code: 0

//clang

struct __block_byref_age_0 {
  void *__isa;
__block_byref_age_0 *__forwarding;
 int __flags;
 int __size;
 int age;
};


struct __test3_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __test3_block_desc_0* desc;
  __block_byref_age_0 *age; // by ref
  __test3_block_impl_0(void *fp, struct __test3_block_desc_0 *desc, __block_byref_age_0 *_age, int flags=0) : age(_age->__forwarding) {
    impl.isa = &_nsconcretestackblock;
    impl.flags = flags;
    impl.funcptr = fp;
    desc = desc;
  }
};


static void __test3_block_func_0(struct __test3_block_impl_0 *__cself) {
  __block_byref_age_0 *age = __cself->age; // bound by ref

        (age->__forwarding->age) = 20;
        nslog((nsstring *)&__nsconstantstringimpl__var_folders_tb_zgsq5gq15rd3zvbdmw1c09y80000gn_t_main_3fa1c2_mi_2, (age->__forwarding->age));
    }


void test3()
{
    __attribute__((__blocks__(byref))) __block_byref_age_0 age = {(void*)0,(__block_byref_age_0 *)&age, 0, sizeof(__block_byref_age_0), 10};
    block = ((void (*)())&__test3_block_impl_0((void *)__test3_block_func_0, &__test3_block_desc_0_data, (__block_byref_age_0 *)&age, 570425344));
}

分析：

<1>在test3()方法中，被__block修饰的age变量被转成__block_byref_age_0类型的变量，而__block_byref_age_0是一个结构体并且第一个成员变量是isa指针，那么可以肯定__block_byref_age_0类型age是一个oc对象——即经__block修饰的auto类型的局部变量会被系统生成一个新的oc对象；

<2>__block_byref_age_0结构体中：__forwarding是一个指向该结构体本身的指针变量；age就是被捕获到block结构体中的test3()方法中的age（arc会被copy到堆区）；

<3>在block对象的代码块函数__test3_block_func_0中，对整型变量age赋值流程：拿到block对象本身结构体中的成员变量age（__block_byref_age_0类型指针变量）——>拿到新生成的oc对象结构体__block_byref_age_0中的成员变量__forwarding——>拿到__block_byref_age_0中的成员变量age；

补充：age->__forwarding->age <=> age->age，但是为什么通过__forwarding（要多一道手续）来拿到最终的整型变量age呢？——该问题后面文章会写到！

 

结论：通过__block修饰auto类型的局部变量来改变值，本质是系统会创建一个临时的oc对象，该对象结构体存储外部变量，而block对象结构体是通过该临时对象来访问外部变量；

补充：

<1> arc模式强指针持有情况下，该oc临时对象很显然是存放在栈区——否则，test3()方法结束后block回调时，不能正确对age变量赋值（会崩溃）——此处涉及block的内存管理问题，后面文章会写到！

<2>该方法并不会改变局部变量的类型，age其依然是atuo int类型；

<3>__block不能修饰static变量和全局变量

——因为__block就是为了在block代码块中修改外部auto类型的局部变量的值而设计的！

 

三、结论

【1】在block代码块中修改外部auto类型的局部变量的值：用static修饰、设置为全局变量、__block修饰；

【2】static修饰和设置为全局变量弊端：持续占有内存，不利于内存的高效利用；变量的生命周期不可控——__block反之；

【3】__block不能修饰static变量和全局变量；

注：以上对局部实例对象也适用——此处就不再论证了！

 

四、拓展——查找age地址值

//代码

void test4()
{
    __block int age = 10;
    block = ^{
        age = 20;
        nslog(@"%d", age);
    };
    
    nslog(@"%p", &age);
}

//打印

2019-01-15 17:58:15.930081+0800 mj_test[5583:308759] 0x100701f38
2019-01-15 17:58:15.930453+0800 mj_test[5583:308759] 20
program ended with exit code: 0

分析：打印出的age地址，据上述分析，到底是新生成的oc对象本身的地址，还是该对象结构体内成员变量age的值？

//代码

struct __block_byref_age_0 {
    void *__isa;
    struct __block_byref_age_0 *__forwarding;
    int __flags;
    int __size;
    int age;
};

struct __block_impl {
    void *isa;
    int flags;
    int reserved;
    void *funcptr;
};

struct __test3_block_desc_0 {
    size_t reserved;
    size_t block_size;
    void (*copy)(void);
    void (*dispose)(void);
};

struct __test4_block_impl_0 {
    struct __block_impl impl;
    struct __test3_block_desc_0* desc;
    struct __block_byref_age_0 *age;
};

//打印

 

分析：

<1>上述block的桥接转换和&(strblock->age->age)，前面的文章已经讲过，此处不再赘述；

<2>我们发现，__block_byref_age_0结构体内的成员变量age的地址和test4()方法中打印出的age的地址是一样的——也就是说，我们在oc代码中对age的操作都是对__block_byref_age_0结构体内的成员变量age的操作，这样有利于程序员的理解（苹果公司刻意隐藏底层）！

 

 

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