Objective C block背后的黑魔法

本文主要是介绍Objective C block背后的黑魔法，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

前言

block在Objective C开发中应用非常广泛，我们知道block会捕获外部对象，也知道使用block要防止循环引用。

“知其然而不知其所以然”是一件很痛苦的事情，那么block这套机制在OC中是如何实现的呢？本文通过从C/C++到汇编层面分析block的实现原理。

Clang

clang是XCode的编译器前端，编译器前端负责语法分析，语义分析，生成中间代码(intermediate representation )。

比如当你在XCode中进行build一个.m文件的时候，实际的编译命令如下

clang -x objective-c -arch x86_64-fmessage-length=0 -fobjc-arc... -Wno-missing-field-initializers ... -DDEBUG=1 ... -isysroot iPhoneSimulator10.1.sdk -fasm-blocks ... -I headers.hmap -F 所需要的Framework  -iquote 所需要的Framework  ... -c ViewController.m -o ViewController.o

Objective C也可以用GCC来编译，不过那超出了本文的范畴，不做讲解。

Clang除了能够进行编译之外，还有其他一些用法。比如本文分析代码的核心命令就是这个：

clang -rewrite-objc 文件.m

通过这个命令，我们可以把Objective C的代码用C++来表示。

对于想深入理解Clang命令的同学，可以用命令忙自带的工具来查看帮助文档

man clang

或者阅读官方文档：文档地址。

查看汇编代码

在XCode中，对于一个源文件，我们可以通过如下方式查看其汇编代码。这对我们分析代码深层次的实现原理非常有用，这个在后面也会遇到。

Objective C对象内存模型

为了本文讲解的更清楚，我们首先来看看一个Objective C对象的内存模型。我们首先新建一个类，内容如下

DemoClass.h

@interface DemoClass : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString * value;
@end

DemoClass.m

@implementation DemoClass
- (void)demoFunction{DemoClass * obj = [[DemoClass alloc] init];
}
@end

然后，我们用上文提到的Clang命令将DemoClass.m转成C++的表示。

clang -rewrite-objc DemoClass.m

转换完毕后当前目录会多一个DemoClass.cpp文件，这个文件很大，接近十万行。

我们先搜索这个方法名称demoFunction，以方法作为切入

static void _I_DemoClass_demoFunction(DemoClass * self, SEL _cmd) {DemoClass * obj = ((DemoClass *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)((DemoClass *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("DemoClass"), sel_registerName("alloc")), sel_registerName("init"));
}

可以看到，转换成C++后，一个实例方法转换为一个静态方法，这个方法的内容看起来很乱，因为有各种的类型强制转换，去掉后就比较清楚了。

static void _I_DemoClass_demoFunction(DemoClass * self, SEL _cmd) {DemoClass * obj = objc_msgSend(objc_msgSend(objc_getClass("DemoClass"), sel_registerName("alloc")), sel_registerName("init"));
}

可以看到：

转换后增加了两个参数：self和_cmd
方法的调用转换成了objc_msgSend，这是一个C函数，两个参数分别是Class和SEL

关于objc_msgSend内发生的事情，参见我之前的一篇博客：

iOS Runtime详解(消息机制，类元对象，缓存机制，消息转发)

到这里，我们知道了一个OC的实例方法具体是怎么实现的了。

那么，一个OC对象在内存中是如何存储的呢？我们在刚刚的方法的上下可以找到这个类的完整实现，

//类对应的结构体
struct DemoClass_IMPL {struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;NSString *_value;
};
//demoFunction方法
static void _I_DemoClass_demoFunction(DemoClass * self, SEL _cmd) {DemoClass * obj = objc_msgSend(objc_msgSend(objc_getClass("DemoClass"), sel_registerName("alloc")), sel_registerName("init"));
}
//属性value的getter方法
static NSString * _I_DemoClass_value(DemoClass * self, SEL _cmd) { return (*(NSString **)((char *)self + OBJC_IVAR_$_DemoClass$_value)); }
extern "C" __declspec(dllimport) void objc_setProperty (id, SEL, long, id, bool, bool);//属性value的setter方法
static void _I_DemoClass_setValue_(DemoClass * self, SEL _cmd, NSString *value) { objc_setProperty (self, _cmd, __OFFSETOFIVAR__(struct DemoClass, _value), (id)value, 0,