OC - Block 详解

2020-02-23 本文已影响0人师大小海腾

目录

1.Block 的基本使用

2.Block 的底层数据结构

3.Block 的变量捕获机制
3.1 auto 类型的局部变量
3.2 static 类型的局部变量
3.3 全局变量
3.4 对象类型的 auto 变量
3.5 __block 修饰的变量
3.5.1 __block 作用
3.5.2 __block 修饰符
3.5.3 __block 的内存管理
3.5.4 __block 的 __forwarding 指针
3.5.5 对象类型的 auto 变量、__block 变量内存管理区别
3.5.6 被 __block 修饰的对象类型

4.Block 的类型

5.Block 的 copy

6.Block 的循环引用问题
6.1 ARC
6.2 MRC

7.相关面试题

1.Block 的使用

Block 是什么？

块，封装了函数调用以及调用环境的 OC 对象，

Block 的声明

// 1.
@property (nonatomic, copy) void(^myBlock1)(void);
// 2.BlockType:类型别名
typedef void(^BlockType)(void);
@property (nonatomic, copy) BlockType myBlock2;
// 3.
    // 返回值类型(^block变量名)(参数1类型,参数2类型,...)
    void(^block)(void);

Block 的定义

    // ^返回值类型(参数1,参数2,...){};
    // 1.无返回值，无参数
    void(^block1)(void) = ^{
        
    };
    // 2.无返回值，有参数
    void(^block2)(int) = ^(int a){
        
    };
    // 3.有返回值，无参数（不管有没有返回值，定义的返回值类型都可以省略）
    int(^block3)(void) = ^int{
        return 3;
    };
    // 以上Block的定义也可以这样写：
    int(^block4)(void) = ^{
        return 3;
    };
    // 4.有返回值，有参数
    int(^block5)(int) = ^int(int a){
        return 3 * a;
    };

Block 的调用

    // 1.无返回值，无参数
    block1();
    // 2.有返回值，有参数
    int a = block5(2);

使用示例

    int multiplier = 7;
    int (^myBlock)(int) = ^(int num) {
        return num * multiplier;
    };
     
    printf("%d", myBlock(3));
    // prints "21"

Block 的 Code Snippets 快捷方式

2.Block的底层数据结构

Block 本质上也是一个 OC 对象，它内部也有个isa指针；
Block 是封装了函数调用以及调用环境的 OC 对象；
Block 的底层数据结构如下图所示：

Block 的底层数据结构.png

通过 Clang 将以下 Block 代码转换为 C++ 代码，来分析 Block 的底层实现。

// Clang
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m

// main.m
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        
        void(^block)(void) = ^{
            NSLog(@"调用了block");
        };
        block();
    }
    return 0;
}

Block 底层数据结构就是一个__main_block_impl_0结构体对象，其中有__block_impl和__main_block_desc_0两个结构体对象成员。
main：表示 block 所在的函数
block：表示这个一个 block
impl：表示实现（implementation）
0：表示这是该函数中的第一个 block
__main_block_func_0结构体封装了 block 里的代码；
__block_impl结构体才是真正定义 block 的结构，其中的FuncPtr指针指向__main_block_func_0；
__main_block_desc_0是 block 的描述对象，存储着 block 的内存大小等；
定义 block 的本质：
调用__main_block_impl_0()构造函数，并且给它传了两个参数__main_block_func_0和&__main_block_desc_0_DATA。拿到函数的返回值，再取返回值的地址&__main_block_impl_0，把这个地址赋值给 block 变量。
调用 block 的本质：
通过__main_block_impl_0中的__block_impl中的FuncPtr拿到函数地址，直接调用。

// main.cpp
struct __main_block_impl_0 {
    struct __block_impl impl; // block的结构体
    struct __main_block_desc_0* Desc; // block的描述对象，描述block的大小等
    /*  构造函数
     ** 返回值：__main_block_impl_0 结构体
     ** 参数一：__main_block_func_0 结构体
     ** 参数二：__main_block_desc_0 结构体的地址
     ** 参数三：flags 标识位
     */
    __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags=0) {
        impl.isa = &_NSConcreteStackBlock; //_NSConcreteStackBlock 表示block存在栈上
        impl.Flags = flags; 
        impl.FuncPtr = fp;
        Desc = desc;
    }
};

// __main_block_func_0 封装了block里的代码
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
    NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_77_f_d18dtx6277bxbcd8s72my80000gn_T_main_58a448_mi_0);
}

struct __block_impl {
    void *isa;     // block的类型
    int Flags;     // 标识位
    int Reserved;  // 
    void *FuncPtr; // block的执行函数指针，指向__main_block_func_0
};

static struct __main_block_desc_0 {
    size_t reserved;
    size_t Block_size; // block本质结构体所占内存空间
} __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0)}; 
 
int main(int argc, const char * argv[]) {
    /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 
        /*
          void(^block)(void) = ^{
              NSLog(@"调用了block");
          };
         ** 定义block的本质：
         ** 调用__main_block_impl_0()构造函数
         ** 并且给它传了两个参数 __main_block_func_0 和 &__main_block_desc_0_DATA
         ** __main_block_func_0 封装了block里的代码
         ** 拿到函数的返回值，再取返回值的地址 &__main_block_impl_0，
         ** 把这个地址赋值给 block
         */
        void(*block)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0(
                                                               (void *)__main_block_func_0,
                                                               &__main_block_desc_0_DATA
                                                              ));
        // block();
        /*
         ** 调用block的本质：
         ** 通过 __main_block_impl_0 中的 __block_impl 中的 FuncPtr 拿到函数地址，直接调用
         */      
        ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block);
    }
    return 0;
}

3.Block的变量捕获机制

为了保证 block 内部能够正常访问外部的变量，block 有个变量捕获机制。

对于全局变量，不会捕获到 block 内部，访问方式为直接访问；
对于 auto 类型的局部变量，会捕获到 block 内部，block 内部会自动生成一个成员变量，用来存储这个变量的值，访问方式为值传递；
对于 static 类型的局部变量，会捕获到 block 内部，block 内部会自动生成一个成员变量，用来存储这个变量的地址，访问方式为指针传递；
对于对象类型的局部变量，block 会连同它的所有权修饰符一起捕获。
block 变量捕获机制.png

3.1 auto 类型的局部变量

auto 自动变量：我们定义出来的变量，默认都是 auto 类型，只是省略了。

    auto int age = 10；

auto 类型的局部变量会捕获到 block 内部，访问方式为值传递。

通过 Clang 将以下代码转换为 C++ 代码：

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

__main_block_impl_0对象内部会生成一个相同的age变量；
__main_block_impl_0()构造函数多了个参数，用来捕获访问的外面的age变量的值，将它赋值给__main_block_impl_0对象内部的age变量。

struct __main_block_impl_0 {
    struct __block_impl impl;
    struct __main_block_desc_0* Desc;
    int age;
    __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int _age, int flags=0) : age(_age) {
        impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
        impl.Flags = flags;
        impl.FuncPtr = fp;
        Desc = desc;
    }
};

static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
    int age = __cself->age; // bound by copy
    NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_77_f_d18dtx6277bxbcd8s72my80000gn_T_main_5ed490_mi_0,age);
}

......

    int age = 10;
    void(*block)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, age));
    ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block);

由于是值传递，我们修改外部的age变量的值，不会影响到 block 内部的age变量。

    int age = 10;
    void(^block)(void) = ^{
        NSLog(@"%d",age);
    };
    age = 20;
    block();
    // 10

3.2 static 类型的局部变量

static 类型的局部变量会捕获到 block 内部，访问方式为指针传递。

通过 Clang 将以下代码转换为 C++ 代码：

    static int age = 10;
    void(^block)(void) = ^{
        NSLog(@"%d",age);
    };
    block();

__main_block_impl_0对象内部会生成一个相同类型的age指针；
__main_block_impl_0()构造函数多了个参数，用来捕获访问的外面的age变量的地址，将它赋值给__main_block_impl_0对象内部的age指针。

struct __main_block_impl_0 {
    struct __block_impl impl;
    struct __main_block_desc_0* Desc;
    int *age;
    __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int *_age, int flags=0) : age(_age) {
        impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
        impl.Flags = flags;
        impl.FuncPtr = fp;
        Desc = desc;
    }
};

static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
    int *age = __cself->age; // bound by copy
    NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_77_f_d18dtx6277bxbcd8s72my80000gn_T_main_a4bc7d_mi_0,(*age));
}

......

    static int age = 10;
    void(*block)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, &age));
    ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block);

由于是指针传递，我们修改外部的age变量的值，会影响到 block 内部的age变量。

    static int age = 10;
    void(^block)(void) = ^{
        NSLog(@"%d",age);
    };
    age = 20;
    block();
    // 20

3.3 全局变量

全局变量不会捕获到 block 内部，访问方式为直接访问。

通过 Clang 将以下代码转换为 C++ 代码：

int _age = 10;
static int _height = 20;
......
        void(^block)(void) = ^{
            NSLog(@"%d,%d",_age,_height);
        };
        block();

__main_block_impl_0对象内并没有生成对应的变量，也就是说全局变量没有捕获到 block 内部，而是直接方法。

int _age = 10;
static int _height = 20;

struct __main_block_impl_0 {
    struct __block_impl impl;
    struct __main_block_desc_0* Desc;
    __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags=0) {
        impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
        impl.Flags = flags;
        impl.FuncPtr = fp;
        Desc = desc;
    }
};

static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
    NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_77_f_d18dtx6277bxbcd8s72my80000gn_T_main_12efa5_mi_0,_age,_height);
}

......

    void(*block)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));
    ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block);

为什么局部变量需要捕获，全局变量不用捕获呢？

作用域的原因，全局变量哪里都可以直接访问，所以不用捕获；
局部变量，外部不能直接访问，所以需要捕获；
auto 类型的局部变量可能会销毁，其内存会消失，block 将来执行代码的时候不可能再去访问那块内存，所以捕获其值；
static 变量会一直保存在内存中，所以捕获其地址即可。

3.4 对象类型的 auto 变量

当 block 内部访问了对象类型的 auto 变量时：

如果 block 是在栈上，将不会对 auto 变量产生强引用
如果 block 被拷贝到堆上
① block 内部的 desc 结构体会新增两个函数：
copy（__main_block_copy_0，函数名命名规范同__main_block_impl_0）
dispose（__main_block_dispose_0）
② 会调用 block 内部的 copy 函数
③ copy 函数内部会调用_Block_object_assign函数
④ _Block_object_assign函数会根据 auto 变量的修饰符（__strong、__weak、__unsafe_unretained）做出相应的操作，形成强引用（retain）或者弱引用
如果 block 从堆上移除
① 会调用 block 内部的 dispose 函数
② dispose 函数内部会调用_Block_object_dispose函数
③ _Block_object_dispose函数会自动释放引用的 auto 变量（release）

函数	调用时机
copy 函数	栈上的 block 复制到堆时
dispose 函数	堆上的 block 被废弃时

如下代码，block 保存在堆中，当执行完作用域2的时候，Person 对象并没有被释放，而是在执行完作用域1的时候释放，说明 block 内部对 Person 对象产生了强引用。

typedef void(^MyBlock)(void);

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool { //作用域1
        MyBlock block;
        { //作用域2
            Person *p = [Person new];
            p.name = @"zhangsan";      
            block = ^{
                NSLog(@"%@",p.name);
            };
        }
        NSLog(@"-----");
    }
    return 0;
}
// -----
// Person-dealloc

通过 Clang 将以上代码转换为 C++ 代码：

// 弱引用需要运行时的支持，所以需要加上 -fobjc-arc -fobjc-runtime=ios-8.0.0
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc -fobjc-arc -fobjc-runtime=ios-8.0.0 main.m

__main_block_impl_0中生成了一个Person *__strong p指针，指向外面的 person 对象，且是强引用。

typedef void(*MyBlock)(void);

struct __main_block_impl_0 {
    struct __block_impl impl;
    struct __main_block_desc_0* Desc;
    Person *__strong p; // 强引用
    __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, Person *_p, int flags=0) : p(_p) {
        impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
        impl.Flags = flags;
        impl.FuncPtr = fp;
        Desc = desc;
    }
};
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
    Person *__strong p = __cself->p; // bound by copy
    NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_77_f_d18dtx6277bxbcd8s72my80000gn_T_main_9e5699_mi_1,((NSString *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)p, sel_registerName("name")));
}
static void __main_block_copy_0(struct __main_block_impl_0*dst, struct __main_block_impl_0*src) {_Block_object_assign((void*)&dst->p, (void*)src->p, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);}
static void __main_block_dispose_0(struct __main_block_impl_0*src) {_Block_object_dispose((void*)src->p, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);}

static struct __main_block_desc_0 {
    size_t reserved;
    size_t Block_size;
    void (*copy)(struct __main_block_impl_0*, struct __main_block_impl_0*);
    void (*dispose)(struct __main_block_impl_0*);
} __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0), __main_block_copy_0, __main_block_dispose_0};

int main(int argc, const char * argv[]) {
    /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 
        MyBlock block;
        {
            Person *p = ((Person *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("Person"), sel_registerName("new"));
            ((void (*)(id, SEL, NSString * _Nonnull))(void *)objc_msgSend)((id)p, sel_registerName("setName:"), (NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_77_f_d18dtx6277bxbcd8s72my80000gn_T_main_9e5699_mi_0);

            block = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, p, 570425344));
        }
        NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_77_f_d18dtx6277bxbcd8s72my80000gn_T_main_9e5699_mi_2);
    }
    return 0;
}

添加了__weak修饰后，当执行完作用域2的时候，Person 对象就被被释放了。

typedef void(^MyBlock)(void);

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool { //作用域1
        MyBlock block;
        { //作用域2
            __weak Person *p = [Person new];
            p.name = @"zhangsan";      
            block = ^{
                NSLog(@"%@",p.name);
            };
        }
        NSLog(@"-----");
    }
    return 0;
}
// Person-dealloc
// -----

同样的，通过 Clang 将以上代码转换为 C++ 代码。
__main_block_impl_0中生成了一个Person *__weak p指针，指向外面的 person 对象，且是弱引用。
说明当 block 内部访问了对象类型的 auto 变量时，如果 block 被拷贝到堆上，会连同对象的所有权修饰符一起捕获。

......
struct __main_block_impl_0 {
    struct __block_impl impl;
    struct __main_block_desc_0* Desc;
    Person *__weak p; //弱引用
  __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, Person *__weak _p, int flags=0) : p(_p) {
        impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
        impl.Flags = flags;
        impl.FuncPtr = fp;
        Desc = desc;
    }
};
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
    Person *__weak p = __cself->p; // bound by copy
    NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_77_f_d18dtx6277bxbcd8s72my80000gn_T_main_c61841_mi_1,((NSString *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)p, sel_registerName("name")));
}
......

3.5 __block 修饰的变量

3.5.1 __block 作用

默认情况下 block 是不能修改外面的 auto 变量的，解决办法？

变量用 static 修饰（原因：捕获 static 类型的局部变量是指针传递，可以访问到该变量的内存地址）
全局变量
__block（我们只希望临时用一下这个变量临时改一下而已，而改为 static 变量和全局变量会一直在内存中）

3.5.2 __block 修饰符

__block 可以用于解决 block 内部无法修改 auto 变量值的问题；
__block 不能修饰全局变量、静态变量；
编译器会将 __block 变量包装成一个对象（struct __Block_byref_age_0（byref：按地址传递））；
加 __block 修饰不会修改变量的性质，它还是 auto 变量；
一般情况下，对被捕获变量进行赋值(赋值!=使用)操作需要添加 __block 修饰符。比如给数组添加或者删除对象，就不用加 __block 修饰；
在 MRC 下使用 __block 修饰对象类型，在 block 内部不会对该对象进行 retain 操作，所以在 MRC 环境下可以通过 __block 解决循环引用的问题。

使用示例

    __block int age = 10;
    void(^block)(void) = ^{
        age = 20;
        NSLog(@"block-%d",age);
    };
    block();
    NSLog(@"%d",age);
    // block-20
    // 20

通过 Clang 将以上代码转换为 C++ 代码。

编译器会将 __block 修饰变量包装成一个__Block_byref_age_0对象；
以上age = 20;的赋值过程为：通过 block 结构体里的（__Block_byref_age_0）类型的 age 指针，找到__Block_byref_age_0结构体的内存（即被 __block 包装成对象的内存），把__Block_byref_age_0结构体里的 age 变量的值改为20。
由于编译器将 __block 变量包装成了一个对象，所以它的内存管理几乎等同于访问对象类型的 auto 变量，但还是有差异，下面会讲到。

struct __Block_byref_age_0 {
    void *__isa;
    __Block_byref_age_0 *__forwarding;
    int __flags;
    int __size;
    int age; 
};

struct __main_block_impl_0 {
    struct __block_impl impl;
    struct __main_block_desc_0* Desc;
    __Block_byref_age_0 *age; // by ref
    __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, __Block_byref_age_0 *_age, int flags=0) : age(_age->__forwarding) {
        impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
        impl.Flags = flags;
        impl.FuncPtr = fp;
        Desc = desc;
    }
};
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
    __Block_byref_age_0 *age = __cself->age; // bound by ref
    (age->__forwarding->age) = 20;
    NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_77_f_d18dtx6277bxbcd8s72my80000gn_T_main_9578d0_mi_0,(age->__forwarding->age));
}
static void __main_block_copy_0(struct __main_block_impl_0*dst, struct __main_block_impl_0*src) {_Block_object_assign((void*)&dst->age, (void*)src->age, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);}
static void __main_block_dispose_0(struct __main_block_impl_0*src) {_Block_object_dispose((void*)src->age, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);}

static struct __main_block_desc_0 {
    size_t reserved;
    size_t Block_size;
    void (*copy)(struct __main_block_impl_0*, struct __main_block_impl_0*);
    void (*dispose)(struct __main_block_impl_0*);
} __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0), __main_block_copy_0, __main_block_dispose_0};
int main(int argc, const char * argv[]) {
    /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 
        __attribute__((__blocks__(byref))) __Block_byref_age_0 age = {(void*)0,(__Block_byref_age_0 *)&age, 0, sizeof(__Block_byref_age_0), 10};
        void(*block)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, (__Block_byref_age_0 *)&age, 570425344));
        ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block);
        NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_77_f_d18dtx6277bxbcd8s72my80000gn_T_main_9578d0_mi_1,(age.__forwarding->age));
    }
    return 0;
}

3.5.3 __block 的内存管理

当 block 在栈上时，并不会对 __block 变量产生强引用
当 block 被 copy 到堆时
① block 内部的 desc 结构体会新增两个函数：
copy（__main_block_copy_0，函数名命名规范同__main_block_impl_0）
dispose（__main_block_dispose_0）
② 会调用 block 内部的 copy 函数
③ copy 函数内部会调用_Block_object_assign函数
④ _Block_object_assign函数会对 __block 变量形成强引用（retain）
当 block 从堆中移除时
① 会调用 block 内部的 dispose 函数
② dispose 函数内部会调用_Block_object_dispose函数
③ _Block_object_dispose函数会自动释放引用的 __block 变量（release）
__block 的内存管理.png

3.5.4 block 的 forwarding 指针

block 的`forwarding`指针存在的意义？

为什么要通过 age 结构体里的`__forwarding`指针拿到 age 变量的值，而不直接 age 结构体拿到 age 变量的值呢？

__block 的__forwarding是指向自己本身的指针，为了不论在任何内存位置，都可以顺利的访问同一个 __block 变量。

block 对象 copy 到堆上时，内部的 __block 变量也会 copy 到堆上去。为了防止 age 的值赋值给栈上的 __block 变量，就使用了__forwarding；
当 __block 变量在栈上的时候，__block 变量的结构体中的__forwarding指针指向自己，这样通过__forwarding取到结构体中的 age 给它赋值没有问题；
当 __block 变量 copy 到堆上后，栈上的__forwarding指针会指向 copy 到堆上的 _block 变量结构体，而堆上的__forwarding指向自己；

这样不管我们访问的是栈上还是堆上的 __block 变量结构体，只要是通过__forwarding指针访问，都是访问到堆上的 __block 变量结构体；给 age 赋值，就肯定会赋值给堆上的那个 __block 变量中的 age。

__forwarding.png

3.5.5 对象类型的 auto 变量、__block 变量内存管理区别

当 block 在栈上时，对它们都不会产生强引用
当 block 拷贝到堆上时，都会通过 copy 函数来处理它们

对象类型的 auto 变量（假设变量名叫做p）	__block 变量（假设变量名叫做a）
`_Block_object_assign((void)&dst->p, (void)src->p, 3/BLOCK_FIELD_IS_OBJECT/);`	`_Block_object_assign((void)&dst->a, (void)src->a, 8/BLOCK_FIELD_IS_BYREF/);`
`_Block_object_assign`函数会根据 auto 变量的修饰符（`__strong`、`__weak`、`__unsafe_unretained`）做出相应的操作，形成强引用（retain）或者弱引用	`_Block_object_assign`函数会对 __block 变量形成强引用（retain）

当 block 从堆上移除时，都会通过 dispose 函数来释放它们

对象类型的 auto 变量（假设变量名叫做p）	__block 变量（假设变量名叫做a）
`_Block_object_dispose((void)src->p, 3/BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);`	`_Block_object_dispose((void)src->a, 8/BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);`

3.5.6 被 __block 修饰的对象类型

当 __block 变量在栈上时，不会对指向的对象产生强引用
当 __block 变量被 copy 到堆时
① 会调用 __block 变量内部的 copy 函数
② copy 函数内部会调用_Block_object_assign函数
③ _Block_object_assign函数会根据所指向对象的修饰符（__strong、__weak、__unsafe_unretained）做出相应的操作，形成强引用（retain）或者弱引用（注意：这里仅限于 ARC 时会 retain，MRC 时不会 retain）
如果 __block 变量从堆上移除
① 会调用 __block 变量内部的 dispose 函数
② dispose 函数内部会调用_Block_object_dispose函数
③ _Block_object_dispose函数会自动释放指向的对象（release）

4.Block 的类型

block 有 3 种类型，可以通过调用 class 方法或者 isa 指针查看具体类型，最终都是继承自 NSBlock 类型。

block类型	描述	环境
__ NSGlobalBlock __ （ _NSConcreteGlobalBlock ）	全局block，保存在数据段	没有访问auto变量
__ NSStackBlock __ （ _NSConcreteStackBlock ）	栈block，保存在栈区	访问了auto变量
__ NSMallocBlock __ （ _NSConcreteMallocBlock ）	堆block，保存在堆区	__ NSStackBlock __调用了copy

打印各种 block 的类型，以及遍历 block 的父类类型，如下：

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        
        void(^block1)(void) = ^{
            NSLog(@"hello");
        };
        /*  block2
         ** 在ARC下会自动copy，从栈复制到堆，所以为__NSMallocBlock__类型
         ** 在MRC下为__NSStackBlock__类型，需要手动调用copy方法才会变为__NSMallocBlock__类型
         **     同时，在不需要该block的时候需要手动调用release方法
         */ 
        int age = 10;
        void(^block2)(void) = ^{
            NSLog(@"%d",age);
        };
        
        NSLog(@"%@,%@,%@", [block1 class], [block2 class], [^{
            NSLog(@"%d",age);
        } class]);
        
        Class class = [block1 class];
        while (class) {
            NSLog(@"%@",class);
            class = [class superclass];
        }
    }
    return 0;
}
// __NSGlobalBlock__,__NSMallocBlock__,__NSStackBlock__
// __NSGlobalBlock__
// __NSGlobalBlock
// NSBlock
// NSObject

每一种类型的 block 调用 copy 后的结果如下所示：

block类型	副本源的配置存储区	复制效果
_NSConcreteGlobalBlock	程序的数据段区	什么也不做
_NSConcreteStackBlock	栈	从栈复制到堆
_NSConcreteMallocBlock	堆	引用计数增加

NSStackBlock 存在的问题：

以下是在 MRC 环境下，block 类型为__NSStackBlock__。
当 test() 函数执行完毕，栈上的东西可能会被销毁，数据就会变成垃圾数据。尽管 block 还能正常调用，但是输出的 age 的值发生了错乱。

void (^block)(void);
void test()
{    
    // __NSStackBlock__
    int age = 10;
    block = ^{
        NSLog(@"%d", age);
    };
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        test();
        block();
    return 0;
}
// 272632936

解决办法：调用copy方法，将栈 block 复制到堆。

void (^block)(void);
void test()
{    
    // __NSMallocBlock__
    int age = 10;
    block = [^{
        NSLog(@"%d", age);
    } copy];
    [block release];
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        test();
        block();
    return 0;
}
// 10

5.Block 的 copy

在 ARC 环境下，编译器会根据情况自动将栈上的 block 复制到堆上，比如以下几种情况：

手动调用 block 的 copy 方法时；
block 作为函数返回值时（Masonry 框架中用很多）；
将 block 赋值给__strong指针时；
block 作为 Cocoa API 中方法名含有usingBlock的方法参数时；
block 作为 GCD API 的方法参数时。

block 作为属性的写法：

ARC 下写strong或者copy都会对 block 进行强引用，都会自动将 block 从栈 copy 到堆上；
建议都写成copy，这样 MRC 和 ARC 下一致。

// MRC
@property (nonatomic, copy) void(^block)(void);
// ARC
@property (nonatomic, copy) void(^block)(void);
@property (nonatomic, strong) void(^block)(void);

6.Block 的循环引用问题

为什么 block 会产生循环引用？

① 自循环引用：如果当前 block 对当前对象的某一成员变量进行捕获的话，可能会对它产生强引用。而当前 block 又由于当前对象对其有一个强引用，就产生了自循环引用的问题；
② 大环引用：我们如果使用__block的话，在 ARC 下可能会产生循环引用（MRC 则不会），在 ARC 下可以通过断环的方式去解除循环引用。但是有一个弊端，如果该 block 一直得不到调用，循环引用就一直存在。

6.1 ARC

用__weak或者__unsafe_unretained解决：

    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    self.block = ^{
        NSLog(@"%p",weakSelf);
    };

    __unsafe_unretained id weakSelf = self;
    self.block = ^{
        NSLog(@"%p",weakSelf);
    };

用__block解决（必须要调用 block）：
缺点：必须要调用 block，而且 block 里要将指针置为 nil。如果一直不调用 block，对象就会一直保存在内存中，造成内存泄漏。

    __block id weakSelf = self;
    self.block = ^{
        NSLog(@"%p",weakSelf);
        weakSelf = nil;
    };
    self.block();

image.png

6.2 MRC

用__unsafe_unretained解决：同 ARC
用__block解决

    __block id weakSelf = self;
    self.block = ^{
        NSLog(@"%p",weakSelf);
    };

7.相关面试题

Q：block 的本质是什么？

封装了函数调用以及调用环境的 OC 对象。

Q：block 的属性修饰词为什么是 copy？使用 block 有哪些使用注意？

block 一旦没有进行 copy 操作，就不会在堆上。
使用注意：循环引用问题。

Q：block在给 NSMutableArray 添加或移除对象，需不需要添加 __block？

不需要。

Q：block 的变量捕获机制

block 的变量捕获机制，是为了保证 block 内部能够正常访问外部的变量。

对于全局变量，不会捕获到 block 内部，访问方式为直接访问；
对于 auto 类型的局部变量，会捕获到 block 内部，block 内部会自动生成一个成员变量，用来存储这个变量的值，访问方式为值传递；
对于 static 类型的局部变量，会捕获到 block 内部，block 内部会自动生成一个成员变量，用来存储这个变量的地址，访问方式为指针传递；
对于对象类型的局部变量，block 会连同它的所有权修饰符一起捕获。

Q：为什么局部变量需要捕获，全局变量不用捕获呢？

作用域的原因，全局变量哪里都可以直接访问，所以不用捕获；
局部变量，外部不能直接访问，所以需要捕获；
auto 类型的局部变量可能会销毁，其内存会消失，block 将来执行代码的时候不可能再去访问那块内存，所以捕获其值；
static 变量会一直保存在内存中，所以捕获其地址即可。

Q：self 会不会捕获到 block 内部？

会捕获。
OC 方法都有两个隐式参数，方法调用者self和方法名_cmd。
参数也是一种局部变量。

Q：_name 会不会捕获到 block 内部？

会捕获。
不是将_name变量进行捕获，而是直接将self捕获到 block 内部，因为_name是 Person 类的成员变量，_name来自当前的对象/方法调用者self（self->_name）。
如果使用self.name即调用self的getter方法，即给self对象发送一条消息，那还是要访问到self。self是局部变量，不是全局变量，所以self会捕获到 block 内部。

Q： NSStackBlock 存在的问题：

如果没有将 block 从栈上 copy 到堆上，那我们访问栈上的 block 的话，可能会由于变量作用域结束导致栈上的 block 以及 __block 变量被销毁，而造成内存崩溃。或者数据可能会变成垃圾数据，尽管将来 block 还能正常调用，但是它捕获的变量的值已经错乱了。
解决办法：将 block 的内存放堆里，意味着它就不会自动销毁，而是由我们程序员来决定什么时候销毁它。

Q：默认情况下 block 是不能修改外面的 auto 变量的，解决办法？

变量用 static 修饰（原因：捕获 static 类型的局部变量是指针传递，可以访问到该变量的内存地址）
全局变量
__block（我们只希望临时用一下这个变量临时改一下而已，而改为 static 变量和全局变量会一直在内存中）

Q：__block 修饰符使用注意点：

在 MRC 下使用 __block 修饰对象类型，在 block 内部不会对该对象进行 retain 操作，所以在 MRC 环境下可以通过 __block 解决循环引用的问题。

Q：block 的 forwarding 指针存在的意义？为什么要通过 age 结构体里的 __forwarding 指针拿到 age 变量的值，而不直接 age 结构体拿到 age 变量的值呢？

见 3.5.4 __block 的 __forwarding 指针。

Q：为什么通过 __weak 去修饰成员变量或对象就可以达到规避循环引用的目的呢？

block 对于对象类型的局部变量连同所有权修饰符一起截获，所以如果我们在外部定义的对象是 __weak 所有权修饰符的，那么在 block 中所产生的结构体里所持有的变量也是 __weak 类型的。

Q：解决在 block 内部通过弱指针访问对象成员时编译器报错的问题：

    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    self.block = ^{
        __strong typeof(weakSelf) strongSelf = weakSelf;
        NSLog(@"%d",strongSelf->age);
    };

Q：以下代码的打印结果是？

    __block int multiplier = 6;
    int (^block)(int) = ^(int num) {
        return num * multiplier;
    };
    multiplier = 4;
    NSLog(@"%d",block(2));
    // 8

Q：以下代码有问题吗？

    __block id weakSelf = self;
    self.block = ^{
        NSLog(@"%p",weakSelf);
    };

在 MRC 下，不会产生循环引用；
在 ARC 下，会产生循环引用，导致内存泄漏，解决方案如下。

    __block id weakSelf = self;
    self.block = ^{
        NSLog(@"%p",weakSelf);
        weakSelf = nil;
    };
    self.block();

缺点：必须要调用 block，而且 block 里要将指针置为 nil。如果一直不调用 block，对象就会一直保存在内存中，造成内存泄漏。

对象类型的 auto 变量（假设变量名叫做p）	__block 变量（假设变量名叫做a）
`_Block_object_assign((void)&dst->p, (void)src->p, 3/BLOCK_FIELD_IS_OBJECT/);`	`_Block_object_assign((void)&dst->a, (void)src->a, 8/BLOCK_FIELD_IS_BYREF/);`
`_Block_object_assign`函数会根据 auto 变量的修饰符（`__strong`、`__weak`、`__unsafe_unretained`）做出相应的操作，形成强引用（retain）或者弱引用	`_Block_object_assign`函数会对 __block 变量形成强引用（retain）

OC - Block 详解

目录

1.Block 的使用

Block 是什么？

Block 的声明

Block 的定义

Block 的调用

使用示例

Block 的 Code Snippets 快捷方式

2.Block的底层数据结构

3.Block的变量捕获机制

3.1 auto 类型的局部变量

3.2 static 类型的局部变量

3.3 全局变量

为什么局部变量需要捕获，全局变量不用捕获呢？

3.4 对象类型的 auto 变量

3.5 __block 修饰的变量

3.5.1 __block 作用

3.5.2 __block 修饰符

3.5.3 __block 的内存管理

3.5.4 __block 的 __forwarding 指针

__block 的__forwarding指针存在的意义？

为什么要通过 age 结构体里的__forwarding指针拿到 age 变量的值，而不直接 age 结构体拿到 age 变量的值呢？

3.5.5 对象类型的 auto 变量、__block 变量内存管理区别

3.5.6 被 __block 修饰的对象类型

4.Block 的类型

__ NSStackBlock __ 存在的问题：

5.Block 的 copy

block 作为属性的写法：

6.Block 的循环引用问题

为什么 block 会产生循环引用？

6.1 ARC

6.2 MRC

7.相关面试题

Q：block 的本质是什么？

Q：block 的属性修饰词为什么是 copy？使用 block 有哪些使用注意？

Q：block在给 NSMutableArray 添加或移除对象，需不需要添加 __block？

Q：block 的变量捕获机制

Q：为什么局部变量需要捕获，全局变量不用捕获呢？

Q：self 会不会捕获到 block 内部？

Q：_name 会不会捕获到 block 内部？

Q：__ NSStackBlock __ 存在的问题：

Q：默认情况下 block 是不能修改外面的 auto 变量的，解决办法？

Q：__block 修饰符使用注意点：

Q：__block 的 __forwarding 指针存在的意义？为什么要通过 age 结构体里的 __forwarding 指针拿到 age 变量的值，而不直接 age 结构体拿到 age 变量的值呢？

Q：为什么通过 __weak 去修饰成员变量或对象就可以达到规避循环引用的目的呢？

Q：解决在 block 内部通过弱指针访问对象成员时编译器报错的问题：

Q：以下代码的打印结果是？

Q：以下代码有问题吗？

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3.5.4 block 的 forwarding 指针

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