block 的内存结构衍生出来的面试题

今天在群里看到大佬们在讨论一个面试题，问如下代码在 32bit 和 64bit 系统上分别报什么错误：

#import <Foundation/Foundation.h>
int main()
{
    void (^block)(void) = nil;
    block();
    return 0;
}

虽然有大佬一下子说出了答案，但我仍然一脸懵逼，后来经人提醒，这个考察 block 在内存中的结构，于是赶紧做了如下实验终于弄懂了为什么。

• 实验
  
  将以上代码保存为 block_test.m ，在命令行编译成 C++:clang -rewrite-objc -fobjc-arc block_test.m，打开同一目录下生成的block_test.cpp文件，截取如下关键代码：

// 注释①
struct __block_impl {
  void *isa;
  int Flags;
  int Reserved;
  void *FuncPtr;
};

int main()
{
    void (*block)(void) = __null;
    // 注释 ②
    ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block);
    return 0;
}

• 解释：

  1. 注释①所在的结构体是 block 在内存中的数据结构。
  2. 注释②是一个函数调用语句，可以简化成：((__block_impl *)block)->FuncPtr(block)，即调用 __block_impl 类型指针指向的结构体中 FuncPtr 指向的函数，由于该结构体指针指向的内容为 null，因此 FuncPtr指向的位置显然不是一个函数，所以该指针指向的位置会发生一个EXC_BAD_ACCESS 错误。
  3. FuncPtr 指向的位置是多少呢？根据上述__block_impl中各成员变量的排列可知 FuncPtr 的偏移是 sizeof(void *) + sizeof(int) + sizeof(int)，另外还需要考虑结构体内存对齐，参考这个链接，所以在 32bit 系统中，偏移：4 + 4 + 4 = 0x0C；64bit 系统中，偏移：8 + 8 = 0x10

• 结论：

  • 答案：在 32bit 系统中报错：EXC_BAD_ACCESS(address = 0x0C)，在 64bit 系统中报错EXC_BAD_ACCESS(address = 0x10)
  • block 本质是一个结构体，在探究 block 相关的问题时，转换成 C++ 代码后往往就可以一目了然，比如weakSelf 为什么可以解决循环引用