前言
要探究block前先說一下我對block的了解，我把它了解為；能夠捕獲他所有函數内部的變量的函數指針，匿名函數或者閉包。
block的使用
iOS4.0開始進入block特性。也叫做閉包。是一個函數（或指向函數的指針），再加上該函數執行的外部的上下文變量（有時候也稱作自由變量）。
-
block的聲明：
void (^blockName)(int arg1, int arg2);
中文翻譯：傳回值(^block變量名)(block的參數)
-
block的定義：
^void(int arg1, int arg2) {};
中文翻譯：^傳回類型(block的參數)
-
block隻有在調用的時候才能執行裡面的函數内容
- (void)viewDidLoad {
void (^blockName)(int, int) = ^(int arg1, int arg2) {
NSLog(@"arg1 + arg2 = %d", arg1 + arg2);
};
blockName(1,2);
//2、沒有參數
void (^blockName2)() = ^() {
NSLog(@"block2");
};
blockName2();
//3、block有傳回值
int (^blockName3)(int) = ^(int n) {
return n * 2;
};
//4、block作為方法的參數
[self testBlock2:10];
}
- (void)testBlock2:(int(^)(int))myBlock {
NSLog(@"調用了")
}
block調用外部變量
block隻能讀取，不能修改局部變量。這個時候是值傳遞。
如果想修改局部變量，要用__block來修飾。這個時候是引用傳遞。下面會聊下block的實作原理。
//1、調用局部變量，不用__block
NSInteger testNum2 = 10;
void (^block2)() = ^() {
//testNum = 1000; 這樣是編譯不通過的
NSLog(@"修改局部變量： %ld", testNum2); //列印：10
};
testNum2 = 20;
block2();
NSLog(@"testNum最後的值： %ld", testNum2);//列印：20
//2、修改局部變量，要用__block
__block NSInteger testNum3 = 10;
void (^block3)() = ^() {
NSLog(@"讀取局部變量： %ld", testNum3); //列印：20
testNum3 = 1000;
NSLog(@"修改局部變量： %ld", testNum3); //列印：1000
};
testNum3 = 20;
block3();
testNum3 = 30;
NSLog(@"testNum最後的值： %ld", testNum3);//列印：30
block代碼分析
網上很多通過Clang（LLVM編譯器）将OC的代碼轉換成C++源碼，來進行分析的。但是這些轉換的代碼并不是block的源代碼，隻是用來了解用的過程代碼。
1、block不包含任何變量
建立一個testBlock.m檔案。檔案中代碼為：
執行clang指令：
clang -rewrite-objc testBlock.m
生成.cpp的核心代碼主要在.cpp檔案的底部，大家可以看下圖：
我加了比較詳細的注釋，具體的看圖檔就好。這裡重點強調下關鍵的東西：
- 1.1、其中block的結構體：
struct __block_impl
{
void *isa;
int Flags;
int Reserved;
void *FuncPtr;
};
isa：isa指針，在Objective-C中，任何對象都有isa指針。block 有三種類型：
_NSConcreteGlobalBlock：全局的靜态 block，類似函數。如果block裡不擷取任何外部變量。或者的變量是全局作用域時，如成員變量、屬性等； 這個時候就是Global類型
_NSConcreteStackBlock：儲存在棧中的 block，棧都是由系統管理記憶體，當函數傳回時會被銷毀。__block類型的變量也同樣被銷毀。為了不被銷毀，block會将block和__block變量從棧拷貝到堆。
_NSConcreteMallocBlock：儲存在堆中的 block，堆記憶體可以由開發人員來控制。當引用計數為 0 時會被銷毀。
代碼執行的時候，block的isa有上面3中值。後面還會進行詳細的說明。
- 1.2、__main_block_func_0 是block要執行的函數：
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
printf("列印block函數");
}
- 1.3、__main_block_desc_0 是block的描述資訊 的結構體
- 1.4、block的類型。
在上圖中可以看到：
impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
這裡 impl.isa 的類型為_NSConcreteStackBlock，由于 clang 改寫的具體實作方式和 LLVM 不太一樣，是以這裡 isa 指向的還是
_NSConcreteStackBlock
。但在 LLVM 的實作中，開啟 ARC 時，block 應該是 _NSConcreteGlobalBlock 類型。
是以 block是什麼類型 在 clang代碼裡是看不出來的。
如果要檢視block的類型還是要通過Xcode進行列印：
列印的結果：
clangBlk = <__NSGlobalBlock__: 0x100054240>
列印block函數
上面block代碼，沒有擷取任何外部變量，應該是 _NSConcreteGlobalBlock類型的。該類型的block和函數一樣 存放在 代碼段 記憶體段。記憶體管理簡單。
2、block 通路 局部變量
建立testBlock2.m檔案，代碼如下：
通過clang指令生成 的核心代碼如下，和剛才clang的代碼 不同的地方 已經加了注釋：
- 2.1、可以看到 __main_block_impl_0 中添加了 一個int num的變量。在 __main_block_func_0中使用了該變量。
從這裡可以看出來 這裡是 值拷貝，不能修改，隻能通路。
- 2.2、用Xcode列印上面block代碼，得到的類型為：__NSMallocBlock。
在說_NSConcreteMallocBlock類型前，我們先說下_NSConcreteStackBlock類型。
_NSConcreteStackBlock類型的block存在棧區，當變量作用域結束的時候，這個block和block上的__block變量就會被銷毀。
這樣當block擷取了局部變量，在其他地方通路的時候就會崩潰。block通過copy來解決了這個問題，可以将block從棧拷貝到堆。這樣當棧上的作用域結束後，仍然可以通路block和block中的外部變量。
我們現在看下本文開頭的問題1：
為什麼局部變量muArray出了作用域 還能存在？
captureBlk為預設的__strong類型，當block被指派給__strong類型的對象或者block的成員變量時，編譯器會自動調用block的copy方法。
執行copy方法，block拷貝到堆上，mutArray變量指派給block的成員變量。是以列印的結果就為1，2，3。
如果把上面代碼中的mutArray改為weak類型，那麼列印的就都是0了。因為當出去作用域的時候，mutArray就已經被釋放了。
同時，因為NSMutableArray *mutArray 是引用類型，用clang指令執行後，發現：
struct __main_block_impl_0
{
struct __block_impl impl;
struct __main_block_desc_0 *Desc;
id __strong mutArray;
.....
}
mutArray在block中是id類型，因為是指針 是以在block中mutArray是可以修改的，而int類型的不能修改。當然如果用__block也能修改int類型的外部變量，下面我們會詳說。
下面這個列印的結果是1，也是這個道理：
同時通路外部變量是block進行的值傳遞，是以列印的還是1，不是2。
- 2.3、什麼情況下block會進行copy操作。
用代碼顯示的調用copy操作：
[captureBlk2 copy];
在MRC下block定義的屬性都要加上copy，ARC的時候block定義copy或strong都是可以的，因為ARC下strong類型的block會自動完成copy的操作。
@property (nonatomic, strong) captureObjBlk2 captureBlk21;
當 block 作為函數傳回值傳回時。
當 block 被指派給 __strong id 類型的對象或 block 的成員變量時。
當 block 作為參數被傳入方法名帶有
usingBlock
的 Cocoa Framework 方法或 GCD 的 API 時。
3、__block在block中的作用。
建立testBlock3.m，代碼如下：
用clang生成的代碼如下，進行了詳細的注釋：
block通路的外部變量，在block中就是一個結構體：__Block_byref_num_0：
// 一、用于封裝 __block 修飾的外部變量
struct __Block_byref_num_0 {
void *__isa; // 對象指針
__Block_byref_num_0 *__forwarding; // 指向 拷貝到堆上的 指針
int __flags; // 标志位變量
int __size; // 結構體大小
int num; // 外部變量
};
其中 int num 為外部變量名。
__Block_byref_num_0 *__forwarding; 這個是指向自己堆上的指針，這個後面會詳細說明。
為了對__Block_byref_num_0結構體進行記憶體管理。新加了copy和dispose函數：
//四、對__Block_byref_num_0結構體進行記憶體管理。新加了copy和dispose函數。
static void __main_block_copy_0(struct __main_block_impl_0*dst, struct __main_block_impl_0*src) {
// _Block_object_assign 函數：當 block 從棧拷貝到堆時，調用此函數。
_Block_object_assign((void*)&dst->num, (void*)src->num, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);
}
// 當 block 從堆記憶體釋放時，調用此函數:__main_block_dispose_0
static void __main_block_dispose_0(struct __main_block_impl_0*src) {_Block_object_dispose((void*)src->num, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);}
__main_block_impl_0 中增加了 __Block_byref_num_0類型的指針變量。是以__block的變量之是以可以修改 是因為 指針傳遞。是以block内部修改了值，外部也會改變：
struct __main_block_impl_0 {
struct __block_impl impl;
struct __main_block_desc_0* Desc;
__Block_byref_num_0 *num; // 二、__block int num 變成了 __Block_byref_num_0指針變量。也就是 __block的變量通過指針傳遞給block
__main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, __Block_byref_num_0 *_num, int flags=0) : num(_num->__forwarding) {
impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
impl.Flags = flags;
impl.FuncPtr = fp;
Desc = desc;
}
};
在block要執行的函數 __main_block_func_0中，我們通過__Block_byref_num_0的__forwarding指針來修改的 外部變量，即：(num->__forwarding->num) = 10;
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
__Block_byref_num_0 *num = __cself->num; // bound by ref
(num->__forwarding->num) = 10; //三、這裡修改的是__forwarding 指向的記憶體的值
printf("num = %d", (num->__forwarding->num));
}
這是為什麼呢？
我們先來看下文章開頭的第二個問題：
當外部的局部變量testNum3 改變後，block内的testNum3變量也變了。
在block中修改的testNum3值，在block外部testNum3也改變了。
我們看下剛才clang生成的main方法，上面有截圖：
類似的邏輯：
用__block修改後，testNum3變量轉換為__Block_byref_num_0 的結構體。
上面說過copy操作會将block從棧拷貝到堆上， 會把 testNum3轉成的__Block_byref_num_0 結構體 指派給block的變量。
同時 會把 __Block_byref_num_0 的結構體中的 __forwarding指針指向拷貝到堆上 結構體。
就是棧上和拷貝到堆上的 的__Block_byref_num_0都用__forwarding指向堆上的自己。
這樣在棧上修改 testNum3變量的時候，實際修改的是堆上值，是以block内外的值是互相影響。
本文中的所有代碼還有clang生成的.cpp檔案，都放到了github上。
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