一、前言

• 本文重點(diǎn)來(lái)研究一下 objc 的 block，并具體來(lái)分析一下以下一些面試題目：
• • block 的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)體是什么樣？
• • block 是類嗎？有哪些類型？
• • 一個(gè) int 變量被 __block 修飾與否的區(qū)別？block 的變量如何截獲？
• • block 在修改 NSMutableArray，需不需要添加 __block？
• • block 怎么進(jìn)行內(nèi)存管理？
• • block 可以用 strong 修飾嗎？
• • 解決循環(huán)引用時(shí)，為什么要用 __strong、__weak 修飾？
• • block 發(fā)生 copy 時(shí)機(jī)是什么？
• • block 訪問(wèn)對(duì)象類型的 auto 變量時(shí)，在 ARC 和 MRC 下有什么區(qū)別？
• 在回答這些問(wèn)題之前，需要了解一些 block 背景相關(guān)的知識(shí)，如下：
• • 如何查看 block 的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，也就是說(shuō)轉(zhuǎn)換成背后真正的 c/c++ 代碼的 block 是什么樣的？
• • block 的轉(zhuǎn)換格式是什么？
• • block 原理是什么？
• • 關(guān)于 block 變量的作用域是什么？

二、Objective-C 轉(zhuǎn) C++ 的方法

• 現(xiàn)有一個(gè) TestClass.m 類，其中 block 代碼如下：

@interface TestClass () @end@implementation TestClass - (void)testMethods {void (^blockA)(int a) = ^(int a) {NSLog(@"%d",a);};if (blockA) {blockA(1990);} } @end

• 打開終端，cd 到 TestClass.m 所在目錄，使用如下命令：

clang -rewrite-objc TestClass.m

• 就會(huì)在當(dāng)前文件夾內(nèi)自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)的 TestClass.cpp 文件。如果提示 clang 沒(méi)有的話，則需要安裝，輸入如下命令：

brew install clang-format或者brew link clang-forma然后輸入 下面命令 測(cè)試是否好使clang-format --help

• 經(jīng)過(guò)上述轉(zhuǎn)換操作，可以在 TestClass.cpp 中最下面發(fā)現(xiàn)如下 C++ 代碼：

// @interface TestClass () /* @end */// @implementation TestClassstruct __TestClass__testMethods_block_impl_0 {struct __block_impl impl;struct __TestClass__testMethods_block_desc_0* Desc;__TestClass__testMethods_block_impl_0(void *fp, struct __TestClass__testMethods_block_desc_0 *desc, int flags=0) {impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;impl.Flags = flags;impl.FuncPtr = fp;Desc = desc;} };static void __TestClass__testMethods_block_func_0(struct __TestClass__testMethods_block_impl_0 *__cself, int a) {NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_wx_b8tcry0j24dbhr7zlzjq3v340000gn_T_TestClass_ee18d3_mi_0,a);}static struct __TestClass__testMethods_block_desc_0 {size_t reserved;size_t Block_size; } __TestClass__testMethods_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __TestClass__testMethods_block_impl_0)};static void _I_TestClass_testMethods(TestClass * self, SEL _cmd) {void (*blockA)(int a) = ((void (*)(int))&__TestClass__testMethods_block_impl_0((void *)__TestClass__testMethods_block_func_0, &__TestClass__testMethods_block_desc_0_DATA));if (blockA) {((void (*)(__block_impl *, int))((__block_impl *)blockA)->FuncPtr)((__block_impl *)blockA, 1990);} }

• 通過(guò)上述代碼，可以發(fā)現(xiàn) block 其實(shí)是一個(gè)結(jié)構(gòu)體類型，底層實(shí)現(xiàn)會(huì)根據(jù) __類名__方法名_block_impl_下標(biāo) (0 代表這個(gè)方法或者這個(gè)類中第 0 個(gè) block)：

struct __類名__方法名_block_impl_下標(biāo)

三、關(guān)于變量的作用域

• c 語(yǔ)言的函數(shù)中可能使用的參數(shù)變量種類：
• • 參數(shù)類型
• • 自動(dòng)變量(局部變量)
• • 靜態(tài)變量(靜態(tài)局部變量)
• • 靜態(tài)全局變量
• • 全局變量
• 由于存儲(chǔ)區(qū)域特殊，這其中有三種變量是可以在任何時(shí)候以任何狀態(tài)調(diào)用的：
• • 靜態(tài)變量
• • 靜態(tài)全局變量
• • 全局變量
• 而其它兩種，則是有各自相應(yīng)的作用域，超過(guò)作用域后，會(huì)被銷毀。

四、block 的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)體是什么樣子？

• block 的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)如下：

struct __TestClass__testMethods_block_impl_0 {struct __block_impl impl; // 成員變量struct __TestClass__testMethods_block_desc_0* Desc; // desc 結(jié)構(gòu)體聲明// 構(gòu)造函數(shù)// fp 函數(shù)指針// desc 靜態(tài)全局變量初始化的 __main_block_desc_ 結(jié)構(gòu)體實(shí)例指針// flags block 的負(fù)載信息(引用計(jì)數(shù)和類型信息),按位存儲(chǔ).__TestClass__testMethods_block_impl_0(void *fp, struct __TestClass__testMethods_block_desc_0 *desc, int flags=0) {impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;impl.Flags = flags;impl.FuncPtr = fp;Desc = desc;} }; // 將來(lái)被調(diào)用的block內(nèi)部的代碼：block值被轉(zhuǎn)換為C的函數(shù)代碼 // 這里，*__cself 是指向Block的值的指針，也就相當(dāng)于是Block的值它自己(相當(dāng)于C++里的this，OC里的self) // __cself 是指向__TestClass__testMethods_block_impl_0結(jié)構(gòu)體實(shí)現(xiàn)的指針 // Block結(jié)構(gòu)體就是__TestClass__testMethods_block_impl_0結(jié)構(gòu)體.Block的值就是通過(guò)__TestClass__testMethods_block_impl_0構(gòu)造出來(lái)的 static void __TestClass__testMethods_block_func_0(struct __TestClass__testMethods_block_impl_0 *__cself, int a) {NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_wx_b8tcry0j24dbhr7zlzjq3v340000gn_T_TestClass_9f58f7_mi_0,a); }static struct __TestClass__testMethods_block_desc_0 {size_t reserved;size_t Block_size; } __TestClass__testMethods_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __TestClass__testMethods_block_impl_0)};static void _I_TestClass_testMethods(TestClass * self, SEL _cmd) {void (*blockA)(int a) = ((void (*)(int))&__TestClass__testMethods_block_impl_0((void *)__TestClass__testMethods_block_func_0, &__TestClass__testMethods_block_desc_0_DATA));if (blockA) {((void (*)(__block_impl *, int))((__block_impl *)blockA)->FuncPtr)((__block_impl *)blockA, 1990);} }

• 可以看得出來(lái) __TestClass__testMethods_block_impl_0 有 3 個(gè)部分組成：
• • impl 函數(shù)指針指向 __TestClass__testMethods_block_impl_0：

struct __block_impl {void *isa;int Flags;int Reserved; // 今后版本升級(jí)所需的區(qū)域void *FuncPtr; // 函數(shù)指針};

• • Desc 指向 __TestClass__testMethods_block_impl_0的Desc 指針，用于描述當(dāng)前這個(gè) block 的附加信息，包括結(jié)構(gòu)體的大小等信息：

static struct __TestClass__testMethods_block_desc_0 {size_t reserved; // 今后升級(jí)版本所需區(qū)域size_t Block_size; // block的大小} __TestClass__testMethods_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __TestClass__testMethods_block_impl_0)};

• • __TestClass__testMethods_block_impl_0() 構(gòu)造函數(shù)，也就是該 block 的具體實(shí)現(xiàn)：

__TestClass__testMethods_block_impl_0(void *fp, struct __TestClass__testMethods_block_desc_0 *desc, int flags=0) { impl.isa = &_NSConcreteStackBlock; impl.Flags = flags; impl.FuncPtr = fp; Desc = desc; }

• 此結(jié)構(gòu)體中，isa 指針保持這所屬類的結(jié)構(gòu)體的實(shí)例的指針，struct __TestClass__testMethods_block_impl_0 相當(dāng)于 Objective-C 類對(duì)象的結(jié)構(gòu)體，_NSConcreteStackBlock 相當(dāng)于 block 的結(jié)構(gòu)體實(shí)例，也就是說(shuō) block 其實(shí)就是 Objective-C 對(duì)于閉包的對(duì)象實(shí)現(xiàn)。

五、block 是類嗎？有哪些類型?

• block 也可以理解為類，因?yàn)樗?isa 指針、block.isa 的類型，包括：
• • _NSConcreteGlobalBlock 跟全局變量一樣，設(shè)置在程序的數(shù)據(jù)區(qū)域（.data）中；
• • _NSConcreteStackBlock 棧上（上文的都是棧上 block）；
• • _NSConcreteMallocBlock 堆上。
• block 的 isa 可以按位運(yùn)算。

六、一個(gè) int 變量被 __block 修飾與否的區(qū)別？block的變量如何截獲？

① 被 __block 修飾與否的區(qū)別

• 現(xiàn)有如下示例：

__block int a = 10; int b = 20; PrintTwoIntBlock block = ^() { a -= 10; printf("%d, %d\n",a,b); }; block(); // 0 20 a += 20; b += 30; printf("%d, %d\n",a,b); // 20 50 block(); // 10 20

• 通過(guò) __block 修飾 int a，block 體中對(duì)這個(gè)變量的引用是指針拷貝，它會(huì)作為 block 結(jié)構(gòu)體構(gòu)造參數(shù)傳入到結(jié)構(gòu)體中且復(fù)制這個(gè)變量的指針引用，從而達(dá)到可以修改變量的作用。
• int b 沒(méi)有被 __block 修飾，block 內(nèi)部對(duì) b 是值 copy，因此在 block 內(nèi)部修改 b 而不會(huì)影響外部 b 的變化。

② block的變量如何截獲？

• 通過(guò)如下代碼，來(lái)觀察要一下變量的捕獲：

blk_t blk; { id array = [NSMutableArray new]; blk = [^(id object){ [array addObject:object]; NSLog(@"array count = %ld",[array count]); } copy]; } blk([NSObject new]); blk([NSObject new]); blk([NSObject new]);

• 運(yùn)行結(jié)果：

block_demo[28963:1629127] array count = 1 block_demo[28963:1629127] array count = 2 block_demo[28963:1629127] array count = 3

• 把上面的代碼翻譯成 C++：

struct __main_block_impl_0 { struct __block_impl impl; struct __main_block_desc_0* Desc; id array; // 截獲的對(duì)象 __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, id _array, int flags=0) : array(_array) { impl.isa = &_NSConcreteStackBlock; impl.Flags = flags; impl.FuncPtr = fp; Desc = desc;} };

• 在 Objc 中，C 結(jié)構(gòu)體里不能含有被 __strong 修飾的變量，因?yàn)榫幾g器不知道應(yīng)該何時(shí)初始化和廢棄 C 結(jié)構(gòu)體。但是 Objc 的運(yùn)行時(shí)庫(kù)能夠準(zhǔn)確把握 block 從棧復(fù)制到堆，以及堆上的 block 被廢棄的時(shí)機(jī)，實(shí)現(xiàn)上是通過(guò) __TestClass__testMethods_block_copy_0 函數(shù)和 __TestClass__testMethods_block_dispose_0 函數(shù)進(jìn)行：

static void __TestClass__testMethods_block_copy_0(struct __TestClass__testMethods_block_impl_0*dst, struct __TestClass__testMethods_block_impl_0*src) { _Block_object_assign((void*)&dst->array, (void*)src->array, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);} static void __TestClass__testMethods_block_dispose_0(struct __TestClass__testMethods_block_impl_0*src) { _Block_object_dispose((void*)src->array, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/); }

• • _Block_object_assign 相當(dāng)于 retain 操作，將對(duì)象賦值在對(duì)象類型的結(jié)構(gòu)體成員變量中；
• • _Block_object_dispose 相當(dāng)于 release 操作。
• 這兩個(gè)函數(shù)調(diào)用的時(shí)機(jī)是在什么時(shí)候呢？

函數(shù)被調(diào)用時(shí)機(jī)

__TestClass__testMethods_block_copy_0	從棧復(fù)制到堆時(shí)
__TestClass__testMethods_block_dispose_0	堆上的Block被廢棄時(shí)

③ 什么時(shí)候棧上 block 會(huì)被復(fù)制到堆呢？

• 調(diào)用 block 的 copy 函數(shù)時(shí)；
• block 作為函數(shù)返回值返回時(shí)；
• 將 block 賦值給附有 __strong 修飾符 id 類型的類或者 block 類型成員變量時(shí)；
• 方法中含有 usingBlock 的 Cocoa 框架方法或者 GCD 的 API 中傳遞 block 時(shí)。

④ block 什么時(shí)候被廢棄？

• 堆上的 block 被釋放后，誰(shuí)都不再持有 block 時(shí)調(diào)用 dispose 函數(shù)；

七、block 在修改 NSMutableArray 需不需要添加 __block？

• 修改 NSMutableArray 的存儲(chǔ)內(nèi)容的話，是不需要添加 __block 修飾的。
• 修改 NSMutableArray 對(duì)象的本身，那必須添加 __block 修飾。

八、block 怎么進(jìn)行內(nèi)存管理?

• 在上文中的 block 的構(gòu)造函數(shù) __TestClass__testMethods_block_impl_0 中的 isa 指針指向的是 &_NSConcreteStackBlock，它表示當(dāng)前的 block 位于棧區(qū)中。

block內(nèi)存操作存儲(chǔ)域/存儲(chǔ)位置copy操作的影響

_NSConcreteGlobalBlock	程序的數(shù)據(jù)區(qū)域	什么也不做
_NSConcreteStackBlock	棧	從棧拷貝到堆
_NSConcreteMallocBlock	堆	引用計(jì)數(shù)增加

• 全局 block：_NSConcreteGlobalBlock 的結(jié)構(gòu)體實(shí)例設(shè)置在程序的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，所以可以在程序的任意位置通過(guò)指針來(lái)訪問(wèn)，它的產(chǎn)生條件：
• • 記述全局變量的地方有 block 語(yǔ)法時(shí)；
• • block 不截獲的自動(dòng)變量。
• • 以上兩個(gè)條件只要滿足一個(gè)就可以產(chǎn)生全局 block。
• 棧 block：_NSConcreteStackBlock 在生成 block 以后，如果這個(gè) block 不是全局 block，那它就是棧 block，生命周期在其所屬的變量作用域內(nèi)（也就是說(shuō)如果銷毀取決于所屬的變量作用域）。如果 block 變量和 __block 變量復(fù)制到了堆上以后，則不再會(huì)受到變量作用域結(jié)束的影響，因?yàn)樗兂闪硕?block。
• 堆 block：_NSConcreteMallocBlock 將棧 block 復(fù)制到堆以后，block 結(jié)構(gòu)體的 isa 成員變量變成_NSConcreteMallocBlock。

九、block 可以用 strong 修飾嗎?

• 在 ARC 中可以，因?yàn)樵?ARC 環(huán)境中的 block 只能在堆內(nèi)存或全局內(nèi)存中，因此不涉及到從棧拷貝到堆中的操作。
• 在 MRC 中不行，因?yàn)橐锌截愡^(guò)程，如果執(zhí)行 copy 用 strong 的話會(huì) crash，strong 是 ARC 中引入的關(guān)鍵字，如果使用 retain 相當(dāng)于忽視了 block 的 copy 過(guò)程。

十、解決循環(huán)引用時(shí)，為什么要用 __strong、__weak 修飾 block?

• 首先 block 捕獲變量的時(shí)候，結(jié)構(gòu)體構(gòu)造傳入了self，造成了默認(rèn)的引用關(guān)系，因此一般在 block 外部對(duì)操作對(duì)象會(huì)加上 __weak；
• 在 block 內(nèi)部使用 __strong 修飾符的對(duì)象類型的自動(dòng)變量，那么當(dāng) block 從棧復(fù)制到堆的時(shí)候，該對(duì)象就會(huì)被 block 所持有，但是持有的是上面加了 __weak，所以形成了彼消此漲的鏈條，剛好能解決 block 延遲銷毀的時(shí)候?qū)ν獠繉?duì)象生命周期造成的影響，如果不這樣做很容易造成循環(huán)引用。

十一、block 發(fā)生 copy 時(shí)機(jī)?

• 在 ARC 中，編譯器將創(chuàng)建在棧中 block 會(huì)自動(dòng)拷貝到堆內(nèi)存中，而 block 作為方法或函數(shù)的參數(shù)傳遞時(shí)，編譯器不會(huì)做 copy 操作。
• • 調(diào)用 block 的 copy 函數(shù)時(shí)；
• • block 作為函數(shù)返回值返回時(shí)；
• • 將 block 賦值給附有 __strong 修飾符 id 類型的類或者 block 類型成員變量時(shí)；
• • 方法中含有 usingBlock 的 Cocoa 框架方法或者 GCD 的 API 中傳遞 block 時(shí)。

十二、block 訪問(wèn)對(duì)象類型的 auto 變量時(shí)，在 ARC 和 MRC 下有什么區(qū)別?

• 在 ARC 下，棧區(qū)創(chuàng)建的 block 會(huì)自動(dòng) copy 到堆區(qū)；而 MRC 下，就不會(huì)自動(dòng)拷貝，需要手動(dòng)調(diào)用 copy 函數(shù)。
• block 的 copy 操作，當(dāng) block 從棧區(qū) copy 到堆區(qū)的過(guò)程中，也會(huì)對(duì) block 內(nèi)部訪問(wèn)的外部變量進(jìn)行處理，它會(huì)調(diào)用 block_object_assign 函數(shù)對(duì)變量進(jìn)行處理，根據(jù)外部變量是 strong 還會(huì) weak 對(duì) block 內(nèi)部捕獲的變量進(jìn)行引用計(jì)數(shù) +1 或 -1，從而達(dá)到強(qiáng)引用或弱引用的作用。
• 因此在 ARC 下，由于 block 被自動(dòng) copy 到了堆區(qū)，從而對(duì)外部的對(duì)象進(jìn)行強(qiáng)引用，如果這個(gè)對(duì)象同樣強(qiáng)引用這個(gè) block，就會(huì)形成循環(huán)引用。
• 在 MRC 下，由于訪問(wèn)的外部變量是 auto 修飾，所以這個(gè) block 屬于棧區(qū)的，如果不對(duì) block 手動(dòng)進(jìn)行 copy 操作，在運(yùn)行完 block 的定義代碼段后，block 就會(huì)被釋放，而由于沒(méi)有進(jìn)行 copy 操作，所以這個(gè)變量也不會(huì)經(jīng)過(guò) block_object_assign 處理，也就不會(huì)對(duì)變量強(qiáng)引用。
• 簡(jiǎn)而言之，ARC 下會(huì)對(duì)這個(gè)對(duì)象強(qiáng)引用，而 MRC 下則不會(huì)。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的iOS经典面试题之深入分析block相关高频面试题的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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