9 Block详解

1.明白如何定义block类型

定义Block类型：

typedef 返回值类型  Block名字  参数

block语法：

^(void){printf("Block %d \n",used);};

^ 返回值类型 参数列表  表达式

block语法是真正实现了匿名函数的地方，上边只是声明了一种block的类型。block的结构体的创建是在匿名函数被实现的时候创建的。

2.block所在内存区域（完）

block所在的内存区域为三种：栈，数据区，堆。

通过clang编译之后生成的【命名规则】结构体中impl结构体中的isa是由谁来生成，可以建立与所在内存区域的联系。

_NSConcreteStackBlock    ———— 栈

_NSConcreteGlobalBlock   ———— 数据区

_NSConcreteMallocBlock   ———— 堆

具体哪种类型的block会在哪种内存区域中呢？

①.    

        记述全局变量的地方有block语法的时候；（实际上就是不需要截取外部变量。）

        block语法的表达式不截获所在函数的局部变量的时候。

Block为_NSConcreteGlobalBlock类对象。虽然在第二种情况中，clang转换的源代码仍然是_NSConcreteStackBlock，但是具体实现上应该有所不同。具体的不太知道。

②.

超出变量作用域的Block，在ARC环境下有些会通过编译器进行适当的判断，然后通过内部调用objc_retainBlock，进行_block_copy的操作，复制到堆区，有些无法判断出来的就需要手动的调用copy方法了。比如向方法或者函数的参数中传递Block的时候。[[NSArray alloc] initWithObjects:[blcok copy],[block copy],nil];

3.block为什么使用copy修饰符  什么时候要对Block调用Copy实例方法。

arc下其实strong和copy是一样的，但是arc无效的时候就需要手动的通过copy方法来将其赋值到堆区。为什么？

对于内存的管理我们是通过retain和release，能够自动调用retain的地方有四种情况 alloc/new/copy/mutableCopy。他们都可以对一个对象进行持有。

当我们首次持有一个Block对象时，（实际上就是将其从栈中复制到堆上的时候）但是对于配置到栈上的Block调用retain并不起到任何作用。所以通过copy将其复制到堆区并且持有它。（对于栈中的Block，当超出其作用域的时候就会自动释放。）只要有一次复制并配置在了堆上，就可以通过retain调用了，正是因为第一次复制到堆上这种情况的缺陷，所以MRC下，使用了copy修饰符。

而arc下为什么也可以用strong修饰，因为ARC下对Block进行内存管理不是自动调用的retain方法，而是retainBlock方法，这个方法实际上调用的是_Block_Copy函数，他的效果和copy实例方法是一样的。所以没有问题。

除了以下三种情况外，需要对Block调用copy的实例方法：

Block作为函数返回值时。

将Block赋值给__strong修饰符修饰的id类型或者Block类型的成员变量时。

GCD或者含有usingBlock的Cocoa框架方法

因为Block需要从栈上复制到堆上的情况就四种除了上述三种就是调用copy实例方法的情况，所以除了上述3种情况，就都需要调用copy方法。而且上述3种情况最终都是通过调用_Block_Copy方法实现的从栈复制到堆。但是直接调用copy实例方法并不是调用了_Block_Copy，他们只是效果相同

4.如何将block从栈上移到堆上（完）  实际上并不是移动，而是复制。

__block修饰block内所捕获的变量

block赋值到了属性property中，arc下 strong和copy都可修饰，非arc只能用copy）

之前我们提到了用__block修饰的变量实际上是生成了一个新的结构体，当Block语法中使用了这个变量，这个变量会以这个结构体实例的方式成为block【命名规则】结构体的成员变量，当block被复制到堆上的时候，对这个变量也就是这个结构体实例，也就被移到堆上，并且仍然被这个block所持有。如果这个__block变量被多个Block使用，而这多个Block中其中也有移到堆上的话，那么就增加这个__block的引用计数。当配置在堆上的Block，被释放的时候，减少这个__block的引用计数，直到被释放。

之前说的__block生成的结构体中的_forwarding指针的作用实际上就是为了 【不管这个变量配置在栈上，还是堆上，都能正确的访问该变量】

如果对于某一个使用了__block变量block已经复制到堆区，那么这个__block变量同样是已经被复制到堆区的（这个变量是block结构体的成员变量），这个_forwarding指针指向的就是堆区的变量配置。如果对于一个未复制到堆区的blcok，那么栈中仍然存在那个被复制的__block变量的配置，这个_forwarding指针指向的就是栈区的变量配置

Block赋值到属性上分为两种情况：

MRC：属性用copy修饰，赋值的时候实际是将赋值的内容copy到堆区中。首次持有一个Block对象时，（实际上就是将其从栈中复制到堆上的时候）对于配置到栈上的Block调用retain并不起到任何作用。所以通过copy将其复制到堆区并且持有它

ARC：属性用strong，copy修饰都可以，copy同MRC，Strong修饰的时候，在内存上的retain处理，实际上调用的是objc_retainBlock,而不是像其他变量一样调用的objc_retain,而objc_retainBlock里边调用的是_Block_copy这个函数，_Block_copy与copy达到的效果是一样的，所以当你给以strong修饰的Block类型的属性赋值时，系统自动将其复制到了堆区。

5.没有加__block能否能在block中修改它的值。

先问，这里的它是什么？

①：全局变量 、 静态全局变量 和 静态的局部变量，不需要加__block就可以修改。

        非静态的局部变量，在block修改的时候会编译报错。

通过clang转换后，全局变量和静态全局变量转换前后相同，仍然是全局变量和静态全局变量，全局变量和静态全局变量是全局的，作用域很广，Block结束之后，它们的值依旧可以得以保存下来。修改它的值自然不会有问题。

但是在block中对静态局部变量做修改的时候，block结构体如下

与非静态变量不同的是，是将静态局部变量的指针作为成员变量添加到【命名规则】结构体中，而非这个局部变量。在表达式中也是通过静态局部变量的指针对其进行访问。这里存储的是used指针（int*类型），而不是存储的*used 这个int类型的值，修改的时候修改的是*used 而不是used;    

静态局部变量存放在内存的全局数据区。函数结束时，静态局部变量不会消失，每次该函数调用 时，也不会为其重新分配空间。它始终驻留在全局数据区，直到程序运行结束；

② 非静态局部变量

没有用__block修饰的变量，不可以在block中直接赋值，但是如果如果在block通过调用addObject,这类变更对象的方法却不会产生编译错误，并且能正确运行。

直接赋值的话会编译报错。

原因：该代码中截获的变量array是一个NSMutableArray类的对象，在C语言中就是一个NSMutableArray类对象用的结构体的实例指针，对这个实例指针进行赋值的时候会编译报错，但是对这个实例的值修改却不会有问题。和修改静态局部变量有些相似。

为什么不可以直接赋值？

从clang后的代码中可以看到注释bound by copy，虽然非静态局部变量/对象被捕获，但是使用的时候是用__cself->arr/__cself->used来访问的,访问的是block【命名规则】结构体中的值，并不是外部自动变量的值，而在复制的时候，我们并没有复制非静态局部变量/对象的地址指针，所以赋值的时候，因为找不到非静态局部变量/对象的内存地址，所以无法对其修改。

例如上边，对静态局部变量修改，是因为copy的是静态局部变量的指针地址，修改的时候用取内容符号去修改。但是普通的局部变量却不行。

再比如对象，【命名规则】结构体中的声明是NSMutableArray * arr 意思是copy的是一个指向NSMutableArray类型的指针，所以你对他里边的值可以进行修改，因为你能找到里边的值的内存，但是你直接对arr赋值不行，是因为不知道，这个arr（NSMutableArray类型的指针）的地址。

6.说说block的结构体

①：无参数的匿名函数结构 不截获局部变量(自动变量) 

当使用Block语法时，会生成一个结构体，这个结构体的名称的命名规则为：_<Block语法所属的函数名>_block_impl_<该block语法在该函数出现的顺序值>，以此来给经clang变换的函数命名。

如下边例子中的__testBlock_block_impl_0就是如此。这个结果中包含两个成员变量分别是一个impl结构体实例和一个Desc结构体指针，以及一个构造函数。

impl是一个__block_impl类型的结构体，稍后着重说下isa和FuncPtr；

Desc 是一个__testBlock_block_desc_0类型的结构体指针。

首先说下__block_impl结构体，如下图所示，它有两个成员变量，在构造函数中我们发现，funcPtr是函数指针，就是那个匿名函数的指针。isa其实就是一个指向_NSConcreteStackBlock类的指针，这说明了block实质上就是一个OC类的对象。其他两个成员变量是某些标志和以后扩充升级的预留成员变量。

再说下__testBlock_block_desc_0结构体，他有两个成员变量，并且是以__testBlock_block_impl_0结构体实例的大小进行初始化的。

②：无参数的匿名函数结构 截获局部变量(自动变量)(int)

可以看到表达式中使用的自动变量被作为成员变量追加到了【 命名规则 】的结构体中，并且成员变量类型与自动变量类型一样，而未使用的自动变量并没有加入其中。

当调用【命名规则】的结构体的构造函数时，根据传给构造函数的参数对由自动变量追加的成员变量进行初始化。，在testBlock()函数中可以看到，在执行block语法的时候，使用了自动变量来调用了【命名规则】的结构体初始化方法，构造了实例。

匿名函数的实现中，可以看到，使用的同名变量实际上是被保存到【命名规则】结构体中的成员变量，而非外部的局部变量，所以当外部局部变量，在执行block语法的之后如果有所改变，然后在调用了这个block()，表达式里边的值并不会随之变化。

③：无参数的匿名函数结构 截获对象 （NSArray）与截获变量时有什么不同？

在block语法中使用了截获的被__strong修饰外部对象或者外部变量时（arc下不写等于默认用__strong修饰），会多出来两个函数__main_block_copy_0和__main_block_dispose_0，后边的0是跟【命名规则】结构体相对应的，1对1的关系，有多个在Block语法中使用到的变量或者对象，都在和Block对应两个函数中进行操作，__main_block_desc_0结构体中也会多出来指向这两个函数的函数指针，这也说明了上边的对应关系。

copy函数的作用相当于retain，调用时机是栈上的Block复制到堆时。

dispose函数的作用相当于release,调用时机是堆上的Block被废弃时。

8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/这个标志代表处理的是变量

3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/这个标志代表处理的是对象

7.一个myblock() 执行的时候是如何调用了block中的函数指针的，或者说Block如何使用的。

这里实际上就是再问block的实质! 接着之前说的结构体往下说，这里的myBlock就是一个指向那个通过那个命名规则生成的结构体的实例的指针，取内容符号获取myblock实例，然后获取impl结构体中的函数指针  (*myblock->impl.FuncPtr)(myblock);通过指针调用的方式调用了这个匿名函数。

8.__block修饰的变量生成了一个怎样的结构体？__block到底做了什么？

__block 叫做存储域类说明符。

C语言的存储域类说明符有 ：typedef、extern、static、auto、register。

当对一个局部变量用__block修饰符修饰后，在block表达式内对其进行修改，结构体有怎样的变化？

block内部没有用这个被__block修饰的变量也会生成那个结构体。

① . __block先生成了一个__Block_byref_used_0结构体，这个__Block_byref_used_0结构体中包含着一个同这个自动变量同名同类型的成员变量。并且这个成员变量的初始值和__block修饰的变量的值相同。等于是这个新的__Block_byref_used_0结构体中有一个相当于原自动变量的成员变量。

②.如果在表达式中使用了这个__block修饰的自动变量，那么再【命名规则】结构体中就会多一个上述新创建的__Block_byref_used_0结构体实例，并且与自动变量同名。不使用则没有。

③.在赋值的时候，used = 10，实际上是获取【命名规则】结构体中这个__block变量的__Block_byref_used_0结构体实例的指针。__Block_byref_used_0结构体实例的成员变量有一个__forwarding指针，持有的是指向该实例自身的指针（作用见上图）。通过成员变量__forwarding访问那个同名的成员变量进行赋值。

9.block的循环引用，举例说明下（完）

一个类对象有一个Block类型的成员变量的强引用，即类对象持有Block。

当给这个强引用的Block成员变量赋值Block语法时  _blk = ^(){ 使用了self };

Block语法中使用了init方法中生成的附有__strong修饰符的id类型的变量self。会造成循环引用。

或者block语法中使用了self持有的强引用的成员变量时其实根本上也是持有了self也会造成循环引用。

如何解决？ 三种方法 

__block  __weak  __unsafe_unretained

区别： 最常用的是__weak ，最少用的是__unsafe_unretained，一般用不到，主要是__block与__weak的区别。

            优点：

            __block可以控制对象的持有时间。

            在执行block()的时候可以动态决定是否将nil或者其他对象赋值给__block修饰的变量。

            缺点：

            但是为了避免循环使用，必须执行block()，不执行的话仍然会造成循环引用。必须执行的原因是block的表达式中必须执行对__block变量的赋值操作。不赋值，执行了也不解决问题。

            在ARC下，__block 修饰的变量,这个变量前边一般不加修饰符，其实自动加的就是strong修饰符，对于Block结构体来说，就是持有了这个__block修饰的变量。所以不将其置为nil是不行的。（有人说直接不用修饰符直接置nil，那就是忘了，不能直接赋值的事儿了。）

            在MRC的情况，因为Block不会持有__block修饰的变量或者id类型的对象。那么再Block中是否对__block赋值也就无所谓了。

block的一个面试题

block中直接对testObjc1赋值的话是会报错的，但是对他里边的内容进行赋值是没有问题的。

block 为什么能够捕获外界变量？ __block做了什么事？

研究Block的捕获外部变量就要除去函数参数这一项，下面一一根据这4种变量类型的捕获情况进行分析。

自动变量

静态变量

静态全局变量

全局变量

首先全局变量global_i和静态全局变量static_global_j的值增加，以及它们被Block捕获进去，这一点很好理解，因为是全局的，作用域很广，所以Block捕获了它们进去之后，在Block里面进行++操作，Block结束之后，它们的值依旧可以得以保存下来。

在执行Block语法的时候，Block语法表达式所使用的自动变量的值是被保存进了Block的结构体实例中，也就是Block自身中。

这里值得说明的一点是，如果Block外面还有很多自动变量，静态变量，等等，这些变量在Block里面并不会被使用到。那么这些变量并不会被Block捕获进来，也就是说并不会在构造函数里面传入它们的值。

Block捕获外部变量仅仅只捕获Block闭包里面会用到的值，其他用不到的值，它并不会去捕获。

__weak为什么能解决循环引用？为什么block里有的地方又要用__strong?

先简单说下block的循环引用产生原因

block被self持有，当block中捕获到self的时候，block内部实际上是在生成的一个定义block的结构体中强引用了self。从而造成了循环引用。

当通过__weak typeof(self) weakSelf = self; 在block使用weakSelf来试图解决循环引用的时候，block结构体中实际上是引用了__weak 标示的weakself

说白了，block的结构体中，捕获self 和 weakSelf，而生成的成员变量一个是 __strong self,一个是__weak weakSelf。接下来其实就和代理那个weak的使用一样了。当weakSelf指向的内存被释放的时候，weakSelf被自动置为了nil，从而解决了循环引用。

那么__strong typeof(weakSelf) strongSelf = weakSelf; 是解决什么问题的呢？

有人看到这里，肯定会有疑惑，这里strongSelf的引用不又像前面的self一样导致了循环引用了吗？这里需要好好解释一下：

self是一个指向实例对象的指针，它的生命周期至少是伴随着当前的实例对象的，所以一旦它和对象之间有循环引用是无法被自动打破的；strongSelf是block内部的一个局部变量，变量的作用域仅限于局部代码，而程序一旦跳出作用域，strongSelf就会被释放，这个临时产生的“循环引用”就会被自动打破，代码的执行事实上也是这样子的。

strongSelf主要解决的问题，是在block中，使用延迟调用，多线程的时候，如果还使用weakSelf，会被释放。而使用stringSelf的时候，它的作用域是整个的block，所以起到了一个延迟释放的作用。