存取變量

Block將使用到的、作用域附近的變量的值建立一份快照拷貝到棧上。

1、讀取和Block pointer同一個Scope的變量值：

{  
    int outA = 8;  
    int (^myPtr)(int) = ^(int a){ return outA + a;};  
    //block里面可以讀取同一類型的outA的值  
    int result = myPtr(3);  // result is 11  
    NSLog(@"result=%d", result);  
}

下面這一段代碼就不一樣了

{
    int outA = 8;  
    int (^myPtr)(int) = ^(int a){ return outA + a;}; //block里面可以讀取同一類型的outA的值  
    outA = 5;  //在調用myPtr之前改變outA的值  
    int result = myPtr(3);  // result的值仍然是11，并不是8  
    NSLog(@"result=%d", result);  
}

為什么result 的值仍然是11？而不是8呢？事實上，myPtr在其主體中用到的outA這個變量值的時候做了一個copy的動作，把outA的值copy下來，在Block中作為常量使用。所以，之后outA即使換成了新的值，對于myPtr里面copy的值是沒有影響的。（類似于深拷貝）

需要注意的是，這里copy的值是變量的值，如果它是一個記憶體的位置（地址），換句話說，就是這個變量是個指針的話，它的值是可以在block里被改變的。(相當于淺拷貝，拷貝的只是一個指針地址，對象地址還是沒變的)

{  
    NSMutableArray \*mutableArray = [NSMutableArray arrayWithObjects:@"one", @"two", @"three", nil];  
    int result = ^(int a){[mutableArray removeLastObject]; return a*a;}(5);  
    NSLog(@"test array :%@", mutableArray);  
}  
    
//原本mutableArray的值是{@"one",@"two",@"three"}，在block里面被更改mutableArray后，就變成{@"one", @"two"}了。

2、直接存取static類型的變量

因為全局變量或靜態(tài)變量在內存中的地址是固定的，Block在讀取該變量值的時候是直接從其所在內存讀出，獲取到的是最新值，而不是在定義時copy的常量。

{  
    static int outA = 8;  
    int (^myPtr)(int) = ^(int a){return outA + a;};  
    outA = 5;  
    int result = myPtr(3);  
    //result的值是8，因為outA是static類型的變量 (該變量在全局數(shù)據(jù)區(qū)分配內存,但作用域還是局部作用域) 
    NSLog(@"result=%d", result);     
}

3、Block Variable類型的變量

在某個變量前面如果加上修飾字“__block”的話（注意，block前面有兩個下劃線），這個變量就稱作block variable?；绢愋偷腂lock變量等效于全局變量、或靜態(tài)變量。

那么在block里面就可以任意修改此變量的值，如下代碼：

{  
    __block int num = 5;  
      
    int (^myPtr)(int) = ^(int a){return num++;};  
    int (^myPtr2)(int) = ^(int a){return num++;};  
    int result = myPtr(0);   //result的值為5，num的值為6  
    result = myPtr2(0);      //result的值為6，num的值為7  
    NSLog(@"result=%d", result);      
}

4、weak–strong dance（避免循環(huán)引用）

使用方將self或成員變量加入block之前要先將self變?yōu)開_weak
在多線程環(huán)境下（block中的weakSelf有可能被析構的情況下），需要先將self轉為strong指針，避免在運行到某個關鍵步驟時self對象被析構。
以上兩條合起來有個名詞叫weak–strong dance

以下是使用weak–strong dance的經典代碼

__weak __typeof(self)weakSelf = self和
__strong __typeof(weakSelf)strongSelf = weakSelf

//AFNetworking經典代碼
__weak __typeof(self)weakSelf = self;
AFNetworkReachabilityStatusBlock callback = ^(AFNetworkReachabilityStatus status) {
    __strong __typeof(weakSelf)strongSelf = weakSelf;
    strongSelf.networkReachabilityStatus = status;
    if (strongSelf.networkReachabilityStatusBlock) {
        strongSelf.networkReachabilityStatusBlock(status);
    }
};

其中用到了__typeof(self)，這里涉及幾個知識點：

__typeof、___typeof___ 、typeof的區(qū)別
恩~~他們沒有區(qū)別，但是這牽扯一段往事，在早期C語言中沒有typeof這個關鍵字，__typeof、__typeof__是在C語言的擴展關鍵字的時候出現(xiàn)的。typeof是現(xiàn)代GNU C++的關鍵字，從Objective-C的根源說，他其實來自于C語言，所以AFNetworking使用了繼承自C的關鍵字。
對于老的LLVM編譯器上面這句話會編譯報錯，所以在很早的ARC使用者中流行__typeof(&*self)這種寫法，原因如下

第四、五、六行，如果不轉成strongSelf而使用weakSelf，后面幾句話中，有可能在第四句執(zhí)行之后self的對象可能被析構掉，然后后面的StausBlock沒有執(zhí)行，導致邏輯錯誤。

大致說法是老LLVM編譯器會將__typeof轉義為 XXX類名 const __strong的__strong和前面的__weak關鍵字對指針的修飾又沖突了，所以加上&對指針的修飾。

為了使用方便我們可以用一份宏定義

#ifndef weakify
    #if DEBUG
        #if __has_feature(objc_arc)
        #define weakify(object) autoreleasepool{} __weak __typeof__(object) weak##_##object = object;
        #else
        #define weakify(object) autoreleasepool{} __block __typeof__(object) block##_##object = object;
        #endif
    #else
        #if __has_feature(objc_arc)
        #define weakify(object) try{} @finally{} {} __weak __typeof__(object) weak##_##object = object;
        #else
        #define weakify(object) try{} @finally{} {} __block __typeof__(object) block##_##object = object;
        #endif
    #endif
#endif

#ifndef strongify
    #if DEBUG
        #if __has_feature(objc_arc)
        #define strongify(object) autoreleasepool{} __typeof__(object) object = weak##_##object;
        #else
        #define strongify(object) autoreleasepool{} __typeof__(object) object = block##_##object;
        #endif
    #else
        #if __has_feature(objc_arc)
        #define strongify(object) try{} @finally{} __typeof__(object) object = weak##_##object;
        #else
        #define strongify(object) try{} @finally{} __typeof__(object) object = block##_##object;
        #endif
    #endif
#endif

//使用方法
@weakify(self);
AFNetworkReachabilityStatusBlock callback = ^(AFNetworkReachabilityStatus status) {
    @strongify(self)
    if(!self)return; 
    self.networkReachabilityStatus = status; 
    if (self.networkReachabilityStatusBlock) {
        self.networkReachabilityStatusBlock(status);
    }
};

因為對象obj在Block被copy到堆上的時候自動retain了一次。因為Block不知道obj什么時候被釋放，為了不在Block使用obj前被釋放，Block retain了obj一次，在Block被釋放的時候，obj被release一次。

retain cycle問題的根源在于Block和obj可能會互相強引用，互相retain對方，這樣就導致了retain cycle，最后這個Block和obj就變成了孤島，誰也釋放不了誰。

黑幕背后的__block修飾符

我們知道在Block使用中，Block內部能夠讀取外部局部變量的值。但我們需要改變這個變量的值時，我們需要給它附加上__block修飾符。

__block另外一個比較多的使用場景是，為了避免某些情況下Block循環(huán)引用的問題，我們也可以給相應對象加上__block 修飾符。

為什么不使用__block就不能在Block內部修改外部的局部變量？

我們把以下代碼通過 clang -rewrite-objc 源代碼文件名重寫：

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

得到如下代碼:

struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  int val;
  __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int _val, int flags=0) : val(_val) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
  int val = __cself->val; // bound by copy
  NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__val_folders_gm_0jk35cwn1d3326x0061qym280000gn_T_main_41daf1_mi_0, val);
}
static struct __main_block_desc_0 {
  size_t reserved;
  size_t Block_size;
} __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0)};

int main(int argc, const char * argv[]) {
    /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 
        int val = 10;
        void (*block)(void) = (void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, val);
        ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block);
    }
    return 0;
}

我們注意到Block實質被轉換成了一個__main_block_impl_0的結構體實例，其中__main_block_impl_0結構體的成員包括局部變量val。在__main_block_impl_0結構體的構造方法中，val作為第三個參數(shù)傳遞進入。

但執(zhí)行我們的Block時，通過block找到Block對應的方法執(zhí)行部分__main_block_func_0，并把當前block作為參數(shù)傳遞到__main_block_func_0方法中。

__main_block_func_0的第一個參數(shù)聲明如下：
struct __main_block_impl_0 *__cself
它和Objective－C的self相同，不過它是指向 __main_block_impl_0 結構體的指針。這個時候我們就可以通過__cself->val對該變量進行訪問。

因為int val變量定義在棧上，在block調用時其實已經被銷毀，但是我們還可以正常訪問這個變量。但是試想一下，如果我希望在block中修改變量的值，那么受到影響的是int val而非__cself->val，事實上即使是__cself->val，也只是截獲的自動變量的副本，要想修改在block定義之外的自動變量，是不可能的事情。

所以，對于auto類型的局部變量，不允許block進行修改是合理的。

__block 到底是怎么工作的?

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        __block NSInteger val = 0;
        void (^block)(void) = ^{
            val = 1;
        };
        block();
        NSLog(@"val = %ld", val);
    }
    return 0;
}

可得到如下代碼：

struct __Block_byref_val_0 {
     void *__isa;
     __Block_byref_val_0 *__forwarding;
     int __flags;
     int __size;
     NSInteger val;
};
struct __main_block_impl_0 {
      struct __block_impl impl;
      struct __main_block_desc_0* Desc;
      __Block_byref_val_0 *val; // by ref
      __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, __Block_byref_val_0 *_val, int flags=0) : val(_val->__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_val_0 *val = __cself->val; // bound by ref
  (val->__forwarding->val) = 1;
}
static void __main_block_copy_0 (struct __main_block_impl_0*dst, struct __main_block_impl_0*src) {
    _Block_object_assign((void*)&dst->val, (void*)src->val, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);
}
static void __main_block_dispose_0 (struct __main_block_impl_0*src)     {
    _Block_object_dispose((void*)src->val, 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[]) {
    {   __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 
        __attribute__((__blocks__(byref))) __Block_byref_val_0 val = {(void*)0,(__Block_byref_val_0 *)&val, 0, sizeof(__Block_byref_val_0), 0};
        void (*block)(void) = (void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, (__Block_byref_val_0 *)&val, 570425344);
        ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block);
        NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__val_folders_gm_0jk35cwn1d3326x0061qym280000gn_T_main_d7fc4b_mi_0, (val.__forwarding->val));
    }
    return 0;
}

我們發(fā)現(xiàn)由__block修飾的變量變成了一個__Block_byref_val_0結構體類型的實例。該結構體的聲明如下：

struct __Block_byref_val_0 {
     void *__isa;
     __Block_byref_val_0 *__forwarding;
     int __flags;
     int __size;
     NSInteger val;
};

我們從上述被轉化的代碼中可以看出 Block 本身也一樣被轉換成了 __main_block_impl_0 結構體實例，該實例持有__Block_byref_val_0結構體實例的指針。
我們再看一下賦值和執(zhí)行部分代碼被轉化后的結果：

static void __main_block_func_0 (struct __main_block_impl_0 *__cself) {
  __Block_byref_val_0 *val = __cself->val; // bound by ref
  (val->__forwarding->val) = 1;
}
((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block);

我們從__cself找到__Block_byref_val_0結構體實例，然后通過該實例的__forwarding訪問成員變量val。成員變量val是該實例自身持有的變量，指向的是原來的局部變量。如圖所示：

。

1420513789717076.jpg

上面部分我們展示了__block變量在Block查看和修改的過程，那么問題來了：

當block作為回調執(zhí)行時，局部變量val已經出棧了，這個時候代碼為什么還能正常工作呢?

我們?yōu)槭裁词峭ㄟ^成員變量__forwarding而不是直接去訪問結構體中我們*
需要修改的變量呢? __forwarding被設計出來的原因又是什么呢?

存儲域

通過上面的描述我們知道Block和__block變量實質就是一個相應結構體的實例。我們在上述轉換過的代碼中可以發(fā)現(xiàn) __main_block_impl_0 結構體構造函數(shù)中， isa指向的是 _NSConcreteStackBlock。Block還有另外兩個與之相似的類:

_NSConcreteStackBlock 保存在棧中的block，出棧時會被銷毀
_NSConcreteGlobalBlock 全局的靜態(tài)block，不會訪問任何外部變量
_NSConcreteMallocBlock 保存在堆中的block，當引用計數(shù)為0時會被銷毀

上述示例代碼中，Block是被設為_NSConcreteStackBlock，在棧上生成。當我們把Block作為全局變量使用時，對應生成的Block將被設為_NSConcreteGlobalBlock，如:

void (^block)(void) = ^{NSLog(@"This is a Global Block");};
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        block();
    }
    return 0;
}

該代碼轉換后的代碼中，Block結構體的成員變量isa的初始化如下:
impl.isa = &_NSConcreteGlobalBlock;

而_block變量中結構體成員__forwarding就在此時保證了從棧上復制到堆上能夠正確訪問__block變量。在這種情況下，只要棧上的_block變量的成員變量__forwarding指向堆上的實例，我們就能夠正確訪問。

我們一般可以使用copy方法手動將 Block 或者 __block變量從棧復制到堆上。比如我們把Block做為類的屬性訪問時，我們一般把該屬性設為copy。有些情況下我們可以不用手動復制,比如Cocoa框架中使用含有usingBlock方法名的方法時，或者GCD的API中傳遞Block時。

當一個Block被復制到堆上時，與之相關的__block變量也會被復制到堆上，此時堆上的Block持有相應堆上的__block變量。當堆上的__block變量沒有持有者時，它才會被廢棄。(這里的思考方式和objc引用計數(shù)內存管理完全相同。)

而在棧上的__block變量被復制到堆上之后，會將成員變量__forwarding的值替換為堆上的__block變量的地址。這個時候我們可以通過以下代碼訪問:

val.__forwarding->val

如下面:

1420513884222794.jpg

__block變量和循環(huán)引用問題

__block修飾符可以指定任何類型的局部變量，上面的轉換代碼中，有如下代碼:

static void __main_block_copy_0 (struct __main_block_impl_0*dst, struct __main_block_impl_0*src) {
    _Block_object_assign((void*)&dst->val, (void*)src->val, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);
}
static void __main_block_dispose_0 (struct __main_block_impl_0*src)     {
    _Block_object_dispose((void*)src->val, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);
}

當Block從棧復制到堆時，會使用_Block_object_assign函數(shù)持有該變量(相當于retain)。當堆上的Block被廢棄時，會使用_Block_object_dispose函數(shù)釋放該變量(相當于release)。

由上文描述可知，我們可以使用下述代碼解除Block循環(huán)引用的問題:

__block id tmp = self;
void(^block)(void) = ^{
    tmp = nil;
};
block();

通過執(zhí)行block方法，nil被賦值到_block變量tmp中。這個時候_block變量對 self 的強引用失效，從而避免循環(huán)引用的問題。使用__block變量的優(yōu)點是:
通過__block變量可以控制對象的生命周期。
在不能使用__weak修飾符的環(huán)境中，我們可以避免使用* __unsafe_unretained修飾符。
在執(zhí)行Block時可動態(tài)地決定是否將nil或者其它對象賦值給__block變量。但是這種方法有一個明顯的缺點就是，我們必須去執(zhí)行Block才能夠解除循環(huán)引用問題，否則就會出現(xiàn)問題。

參考資料

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iOS的Block

iOS的Block

存取變量

1、讀取和Block pointer同一個Scope的變量值：

2、直接存取static類型的變量

3、Block Variable類型的變量

4、weak–strong dance（避免循環(huán)引用）

黑幕背后的__block修飾符

__block 到底是怎么工作的?

存儲域

__block變量和循環(huán)引用問題

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存取變量

1、讀取和Block pointer同一個Scope的變量值：

2、直接存取static類型的變量

3、Block Variable類型的變量

4、weak–strong dance（避免循環(huán)引用）

黑幕背后的__block修飾符

__block 到底是怎么工作的?

存儲域

__block變量和循環(huán)引用問題

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1、讀取和Block pointer同一個Scope的變量值：

2、直接存取static類型的變量

3、Block Variable類型的變量

4、weak–strong dance（避免循環(huán)引用）