block本质探寻三之block类型

一、oc代码

提示：看本文章之前，最好按顺序来看；

//代码

void test1()
{
    int age = 10;
    
    void(^block1)(void) = ^{
        nslog(@"block1----");
    };
    
    void(^block2)(void) = ^{
        nslog(@"block2----%d", age);
    };
    
    nslog(@"block1-----\n%@ %@ %@ %@", [block1 class], [[block1 class] superclass], [[[block1 class] superclass] superclass], [[[[block1 class] superclass] superclass] superclass]);
    
    nslog(@"block2-----\n%@ %@ %@ %@", [block2 class], [[block2 class] superclass], [[[block2 class] superclass] superclass], [[[[block2 class] superclass] superclass] superclass]);
    
    nslog(@"block-----\n%@ %@ %@ %@", [^{
        nslog(@"block----%d", age);
    } class], [[^{
        nslog(@"block----%d", age);
    } class] superclass], [[[^{
        nslog(@"block----%d", age);
    } class] superclass] superclass], [[[[^{
        nslog(@"block----%d", age);
    } class] superclass] superclass] superclass]);
}

//打印

2019-01-10 14:36:04.290317+0800 mj_test[3446:174827] block1-----
__nsglobalblock__ __nsglobalblock nsblock nsobject
2019-01-10 14:36:04.290608+0800 mj_test[3446:174827] block2-----
__nsmallocblock__ __nsmallocblock nsblock nsobject
2019-01-10 14:36:04.290652+0800 mj_test[3446:174827] block-----
__nsstackblock__ __nsstackblock nsblock nsobject
program ended with exit code: 0

分析：

1）三个block的类型分别为：__nsglobalblock__、__nsmallocblock__、__nsstackblock__，什么原因，往下看；

2）上述三种类型最终都是继承自nsblock，而nsblock又是继承自nsobject：此处又进一步说明block其实就是一个oc对象（前面的文章已经证明过）；

说明：上述结果是在arc模式下打印的结果，现在我们看看mrc的打印情况

//设置

//打印

2019-01-10 15:05:50.667948+0800 mj_test[3576:189745] block1-----
__nsglobalblock__ __nsglobalblock nsblock nsobject
2019-01-10 15:05:50.668257+0800 mj_test[3576:189745] block2-----
__nsstackblock__ __nsstackblock nsblock nsobject
2019-01-10 15:05:50.668279+0800 mj_test[3576:189745] block-----
__nsstackblock__ __nsstackblock nsblock nsobject
program ended with exit code: 0

分析：发现mrc模式下，三种block类型：__nsglobalblock__、__nsstackblock__、__nsstackblock__，为什么中间的类型由malloc变成了stack？这是因为arc系统做了很多工作，导致不能正确的反应block类型（具体哪些工作，我就不清楚了）；

补充一下：clang成c++代码，我们看下

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


struct __test1_block_impl_1 {
  struct __block_impl impl;
  struct __test1_block_desc_1* desc;
  int age;
  __test1_block_impl_1(void *fp, struct __test1_block_desc_1 *desc, int _age, int flags=0) : age(_age) {
    impl.isa = &_nsconcretestackblock;
    impl.flags = flags;
    impl.funcptr = fp;
    desc = desc;
  }
};


struct __test1_block_impl_2 {
  struct __block_impl impl;
  struct __test1_block_desc_2* desc;
  int age;
  __test1_block_impl_2(void *fp, struct __test1_block_desc_2 *desc, int _age, int flags=0) : age(_age) {
    impl.isa = &_nsconcretestackblock;
    impl.flags = flags;
    impl.funcptr = fp;
    desc = desc;
  }
};

分析：发现都是_nsconcretestackblock类型，也不能正确反应block的实质类型，也是有问题的（据说是llvm编译器版本的问题，而clang又是llvm的一部分）；

 

二、原因分析

1）程序内存结构

<1>首先，程序的内存结构分为：程序区（代码区）、数据区（全局区）、堆区、栈区；

<2>全局变量、static类型的局部变量存放在数据区，内存直到程序结束才自动释放；auto类型的局部变量、参数（形/实参）存放在栈区，离其最近的大阔结束时自动内存自动被释放；通过malloc\alloc\copy等手动开辟内存的，则存放在堆区，需要程序员手动予以释放；程序区可以看成非变量区，除变量外，程序的一些其他代码即常量存放在该区；

  

说明：

<1>除了堆区需要程序员手动管理内存外，其他区都由系统自动管理；

<2>等号左右：

{
        //等号左边：auto形局部变量，存放在栈区；等号右边：常量，存放在数据区；
        int age = 10;
        //等号左边：auto形局部变量（指针），存放在栈区；等号右边：auto形局部变量地址，存放在栈区；
        int *ageptr = &age;
        //等号左边：auto形局部变量（指针），存放在栈区；等号右边：alloc开辟的对象，存放在堆区；
        nsobject *objc = [[nsobject alloc] init];
 }

 

2）block类型

<1>三种block类型（global、malloc、stack），从字面理解，可以推断依次存放在数据区、堆区、栈区；

<2>我们发现，blcok1没有访问任何变量，后两个block都访问量变量age，而age是一个auto类型的局部变量；似乎block的类型跟访问的变量有关系？往下看；

//代码

int weight = 20;

void test2()
{
    static int age = 10;
    
    void(^block1)(void) = ^{
        nslog(@"-----%d", age);
    };
    
    void(^block2)(void) = ^{
        nslog(@"-----%d", weight);
    };
    
    nslog(@"%@ %@", [block1 class], [block2 class]);
}

//打印

2019-01-10 15:52:56.366509+0800 mj_test[3852:215571] __nsglobalblock__ __nsglobalblock__
program ended with exit code: 0

分析：

<1>如果age是static修饰的局部变量，或者访问全局变量，则block的类型都是__nsglobalblock__，那么我们基本上可以肯定，block的类型取决于其访问的变量的属性；

<2>这里带来了一个新的问题：

因为auto类型的局部变量是存放在栈区的，而block要访问该变量，经前述文章分析，block会讲该变量捕获到block结构体内部，即重新开辟内存来存放该局部变量（相当于copy操作，但不是copy），那么此时的block自己是存放在哪个区呢？

前面说了，auto类型的局部变量一定是存放在栈区的，这点毋庸置疑，而block虽然新开辟内存来存放该变量，但改变不了该变量是一个auto类型的局部变量的属性，因此此时的block也只能存放在栈区；

既然存放在栈区，则访问的变量作用域仅限于离其最近的大括号范围内，超出则被自动释放，我们来验证下

//代码

void(^block)(void);

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

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
//        test1();
//        test2();
        test3();
        block();
    }
    return 0;
}

//打印

2019-01-10 16:09:19.489782+0800 mj_test[3939:224126] -----272632456
program ended with exit code: 0

分析：

<1>age是一个auto类型的局部变量，作用域仅限于test3()函数，该函数一旦调用完毕，age则被自动释放（变成垃圾内存，值不确定）；

<2>根据打印结果，age的值不是10而是一堆乱码，说明age已经被自动释放，block再次调用时，访问的是被废弃的内存；

那么如何才能不被自动释放？往下看

//代码

void test4()
{
    int age = 10;
    
    block = [^{
        nslog(@"----%d", age);
    } copy];
    
    //错误写法
//    [block copy];
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
//        test1();
//        test2();
//        test3();
        test4();
        block();
        
    }
    return 0;
}

//打印

2019-01-10 16:18:54.102162+0800 mj_test[4004:229566] ----10
program ended with exit code: 0

分析：

<1>通过copy操作能达到auto类型的局部变量的值正确，为什么？因为copy是把age的值直接拷贝到了一块新的内存区域，而我们知道copy操作开辟的内存必定是在堆区；

<2>因此，防止一个auto类型的局部变量自动释放的方法，就是将其copy到堆区进行手动管理，达到对其生命周期可控的目的（所以记得要释放block）；

说明：block此处的copy是深拷贝还是浅拷贝，以及深拷贝和浅拷贝的区别——后面文章会写到！

 

三、结论

blcok的类型取决于其访问的变量的类型；

【1】global：没有访问auto类型局部变量——包括：没有访问任何变量、访问了static类型的局部变量、访问了全局变量（包括static和auto类型）；

【2】stack：访问了auto类型的局部变量；

【3】malloc：对block进行了copy操作；

 

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