老谭笔记

Block 的内存管理

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block 有什么意义，特点等等，这些东西，实在是太复杂了，这里只是简单的总结一下block的内存管理。而且也仅仅限于objective-C的部分

#Block memory
block 的内存管理，应该是最头疼的地方,就用这个来自WWDC的例子来解释一下吧。

当程序运行到这里时，stack 空间中有 shared 变量和 captured 变量。

这里可以看出，__block 变量开始是处于stack上的。

当程序运行到这里时，stack 空间中有 shared 变量，captured 变量和block1。

这里可以看出，block 类型的变量开始时也是处在stack上的。

当程序运行到这里时，stack 空间中有 shared 变量，captured 变量和block1。

这里值得注意的就是当我们直接修改stack 上的captured变量时，block1中的captured变量仍然是原来的数值10。事实上，从const 我们就可以看出，block1中的captured变量是不能被修改的而且是从stack原有变量的一个const 拷贝。在block1中访问的captured变量是const拷贝的，也就是说block1中captured = 10，而不是原有的stack上的值 20。当然，在block1中，我们也不能修改captured变量。

#Copy block
block在一开始是处在stack上的，这是为了考虑到效率的原因，但是，有时候是需要block的生命周期长于一开始的stack，这时，我们就通过copy block 来将block复制到heap。

当程序执行完 block2 = [block1 copy];时，__block 类型变量shared，被复制到了heap中，很显然，shared变量需要被block和block2共享(当然还有stack也要共享)，而block2被移动到heap中，很可能生命周期会长于stack，所以，shared也被复制到了heap中。而block2中的captured 也被复制到了heap中。

当程序执行完 block3 = [block2 copy];时, 我们看到的是，block2 和block3 其实指向的是同一片内存空间。事实上，block的数据结构中，保存了引用计数，而对于copy到heap中的block 再copy时，行为同普通对象retain一样，会使引用计数+1。那么如果我们对[block retain]会如何呢？ 实际上什么都没有发生，至少在现在的runtime版本下。因为retain中，不仅有引用计数+1在，而且retain的返回值，必须同返回调用对象的地址一样，而block的地址是可能变化的（stack or heap），所以，这里retain的行为几乎是被忽略掉的。

当heap中的block变量先于stack被销毁时，如调用 [block2 release]; [block3 release];，heap中的block2，block3 由于引用计数为0 而被销毁，而 __block 变量shared则还在heap中，因为stack还要使用，block1 也要使用。

当heap中的block变量晚于stack时，显然，stack 被清除，function中也啥都没了。

最后，当block2 和block3 都被release之后。则恢复到最初状态

#block details
当我们写出一个Block literal expression

{ printf("hello worldn"); }
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事实上，编译器为我们生成了如下结构
struct __block_literal_1 {
    void *isa;
    int flags;
    int reserved;
    void (*invoke)(struct __block_literal_1 *);
    struct __block_descriptor_1 *descriptor;
};void __block_invoke_1(struct __block_literal_1 *_block) {
    printf("hello worldn");
}static struct __block_descriptor_1 {
    unsigned long int reserved;
    unsigned long int Block_size;
} __block_descriptor_1 = { 0, sizeof(struct __block_literal_1)}; 当Block literal expression 使用时 __block_literal_1 则会被初始化为：struct __block_literal_1 _block_literal = {
    &_NSConcreteStackBlock,
    (1<<29), <uninitialized>,
    __block_invoke_1,
    &__block_descriptor_1
   };

下一个例子

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int x = 10;
void (^vv)(void) = ^{printf("x is %dn", x);};
x = 11;
vv();
编译器会生成如下结构
struct __block_literal_2{
    void *isa;
    int flags;
    int reserved;
    void (*invoke)(struct __block_literal_2 *);
    struct __block_descriptor_2 *descriptor;
    const int x;
};
void __block_invoke_2(struct __block_literal_2 *_block){
    printf("x is %dn", _block->x);
}
void struct __block_descriptor_2{
    unsigned long int reserved;
    unsigned long int block_size;
}__block_descriptor_2 = {0, sizeof(struct __block_literal_2)};
struct __block_literal_2 __block_literal_2 = {
    &NSConcreteStackBlock,
    (1<<29),
    __block_invoke_2,
    &__block_descriptor_2,
    x
};

block中使用的普通变量（int， char *）导入是const copy。普通对象则会retain。__block 类型变量则什么不做，只是保存一个指针，全局变量也只是保存一个简单的指针。

当然，block 可能也会嵌套block，那么又会是什么样子？其实不复杂，复杂的只是增加了复制函数，和释放函数，这一点很像C++的拷贝构造函数，在必要时生成。

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objcvoid (^existingBlock)(void) = …;
void (^vv)(void) = ^{existingBlock();};
vv();
struct __block_literal_3{
    ...;//esisting block
};
struct __block_literal_4{
    void *isa;
    int flags;
    int reserved;
    void (*invoke)(struct __block_literal_4 *);
    struct __block_literal_3 *const existingBlock;
};
void __block_invoke_4(struct __block_literal_3 *__block) {
   __block->existingBlock->invoke(__block->existingBlock);
}
void __block_copy_4(struct __block_literal_4 *dst, struct __block_literal_4 *src) {
     //_Block_copy_assign(&dst->existingBlock, src->existingBlock, 0);
     _Block_object_assign(&dst->existingBlock, src->existingBlock, BLOCK_FIELD_IS_BLOCK);
}
void __block_dispose_4(struct __block_literal_4 *src) {
     // was _Block_destroy
     _Block_object_dispose(src->existingBlock, BLOCK_FIELD_IS_BLOCK);
}
static struct __block_descriptor_4 {
    unsigned long int reserved;
    unsigned long int Block_size;
    void (*copy_helper)(struct __block_literal_4 *dst, struct __block_literal_4 *src);
    void (*dispose_helper)(struct __block_literal_4 *);
} __block_descriptor_4 = {
    0,
    sizeof(struct __block_literal_4),
    __block_copy_4,
    __block_dispose_4,
};
初始化
  struct __block_literal_4 _block_literal = {
    &_NSConcreteStackBlock,
    (1<<25)|(1<<29), <uninitialized>
    __block_invoke_4,
    &__block_descriptor_4
        existingBlock,
   };

#block storage variables block 变量是一种很特殊的数据类型，有自己的特有的数据结构

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struct _block_byref_xxxx {
    void *isa;
    struct _block_byref_xxxx *forwarding;
    int flags;   //refcount;
    int size;
    // helper functions called via Block_copy() and Block_release()
    void (*byref_keep)(void  *dst, void *src); //需要时被生成
    void (*byref_dispose)(void *);//需要时被生成
    typeof(marked_variable) marked_variable;
};

看看__block 类型变量的使用

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int __block i = 10;
i = 11;
struct _block_byref_i {
    void *isa;
    struct _block_byref_i *forwarding;
    int flags;   //refcount;
    int size;
    int captured_i;
} i = { NULL, &i, 0, sizeof(struct _block_byref_i), 10 };
i.forwarding->captured_i = 11;

显然，当block中增加了block 类型变量之后，嵌套block 的拷贝函数也会增加对block 变量的复制。

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__block void (voidBlock)(void) = blockA;
voidBlock = blockB;
struct _block_byref_voidBlock {
    void *isa;
    struct _block_byref_voidBlock *forwarding;
    int flags;   //refcount;
    int size;
    void (*byref_keep)(struct _block_byref_voidBlock *dst, struct _block_byref_voidBlock *src);
    void (*byref_dispose)(struct _block_byref_voidBlock *);
    void (^captured_voidBlock)(void);
};
void _block_byref_keep_helper(struct _block_byref_voidBlock *dst, struct _block_byref_voidBlock *src) {
    //_Block_copy_assign(&dst->captured_voidBlock, src->captured_voidBlock, 0);
    _Block_object_assign(&dst->captured_voidBlock, src->captured_voidBlock, BLOCK_FIELD_IS_BLOCK | BLOCK_BYREF_CALLER);
}
void _block_byref_dispose_helper(struct _block_byref_voidBlock *param) {
    //_Block_destroy(param->captured_voidBlock, 0);
    _Block_object_dispose(param->captured_voidBlock, BLOCK_FIELD_IS_BLOCK | BLOCK_BYREF_CALLER)}
struct _block_byref_voidBlock voidBlock = {( .forwarding=&voidBlock, .flags=(1<<25), .size=sizeof(struct _block_byref_voidBlock *),
      .byref_keep=_block_byref_keep_helper, .byref_dispose=_block_byref_dispose_helper,
      .captured_voidBlock=blockA )};
voidBlock.forwarding->captured_voidBlock = blockB;

block中，引入了__block 会是什么情况

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int __block i = 2;
functioncall(^{ i = 10; });
struct _block_byref_i {
    void *isa;  // set to NULL
    struct _block_byref_voidBlock *forwarding;
    int flags;   //refcount;
    int size;
    void (*byref_keep)(struct _block_byref_i *dst, struct _block_byref_i *src);
    void (*byref_dispose)(struct _block_byref_i *);
    int captured_i;
};
struct __block_literal_5 {
    void *isa;
    int flags;
    int reserved;
    void (*invoke)(struct __block_literal_5 *);
    struct __block_descriptor_5 *descriptor;
    struct _block_byref_i *i_holder;
};
void __block_invoke_5(struct __block_literal_5 *_block) {
   _block->i_holder->forwarding->captured_i = 10;
}
void __block_copy_5(struct __block_literal_5 *dst, struct __block_literal_5 *src) {
     _Block_object_assign(&dst->i_holder, src->i_holder, BLOCK_FIELD_IS_BYREF | BLOCK_BYREF_CALLER);
}
void __block_dispose_5(struct __block_literal_5 *src) {
     _Block_object_dispose(src->i_holder, BLOCK_FIELD_IS_BYREF | BLOCK_BYREF_CALLER);
}
static struct __block_descriptor_5 {
    unsigned long int reserved;
    unsigned long int Block_size;
    void (*copy_helper)(struct __block_literal_5 *dst, struct __block_literal_5 *src);
    void (*dispose_helper)(struct __block_literal_5 *);
} __block_descriptor_5 = { 0, sizeof(struct __block_literal_5) __block_copy_5, __block_dispose_5 };
struct _block_byref_i i = {( .forwarding=&i, .flags=0, .size=sizeof(struct _block_byref_i) )};
struct __block_literal_5 _block_literal = {
    &_NSConcreteStackBlock,
    (1<<25)|(1<<29), <uninitialized>,
    __block_invoke_5,
    &__block_descriptor_5,
        2,
   };

block 中的太多细节这里不做赘述，有兴趣的可以参考Block—ABI-Apple，也可以直接这里去看。