1. block的本質(zhì)

• block本質(zhì)上也是一個OC對象，它內(nèi)部也有個isa指針。
• block是封裝了函數(shù)調(diào)用以及函數(shù)調(diào)用環(huán)境(block函數(shù)的調(diào)用地址、參數(shù)、變量等信息)的OC對象。
• block的底層結(jié)構(gòu)代碼如下：
  1. 首先在main函數(shù)中申明一個block

//  首先在main函數(shù)中申明一個block
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        int age = 20;
        // 申明一個block
        void (^block)(int, int) =  ^(int a , int b){
            NSLog(@"this is a block! -- %d", age);
            NSLog(@"this is a block!");
            NSLog(@"this is a block!");
            NSLog(@"this is a block!");
        };
    }
    return 0;
}

2.將main函數(shù)的oc代碼轉(zhuǎn)成C++代碼，具體看下block的底層實現(xiàn)結(jié)構(gòu)如下：

// 將main函數(shù)的oc代碼轉(zhuǎn)成C++代碼，具體看下block的底層實現(xiàn)結(jié)構(gòu)如下：
// oc中申明的block代碼底層實現(xiàn)是一個__main_block_impl_0的結(jié)構(gòu)體
struct __main_block_impl_0 {
  // impl：是__block_impl類型的結(jié)構(gòu)體，其內(nèi)部有個isa指針，所以block的本質(zhì)是一個oc對象。
  struct __block_impl impl;
  // Desc：是__main_block_desc_0類型的結(jié)構(gòu)體。
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  // age：是main函數(shù)中申明的局部變量age
  int age;
  // c++的構(gòu)造方法，類似于oc的init構(gòu)造方法
  __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;
  }
};
// impl的結(jié)構(gòu)體內(nèi)部實現(xiàn)：
struct __block_impl {
  void *isa;
  // 默認為0
  int Flags;
  int Reserved;
  // FuncPtr：block內(nèi)部函數(shù)執(zhí)行地址
  void *FuncPtr;
};
// Desc的結(jié)構(gòu)體內(nèi)部實現(xiàn)：
static struct __main_block_desc_0 {
  size_t reserved;
  // Block_size：block的內(nèi)存空間大小
  size_t Block_size;
}

• block的底層結(jié)構(gòu)如右圖所示：
  底層結(jié)構(gòu).png

2. block的變量捕獲（capture）

捕獲機制.png

代碼演示如下：

  // auto：自動變量，離開作用域就銷毀（平時申明的變量前面默認auto類型，auto是省略了）
        auto int age = 10;
        static int height = 10;
        void (^block)(void) = ^{
            // age的值捕獲進來（capture）height的地址捕獲進來
            NSLog(@"age is %d, height is %d", age, height);
        };
        // 值傳遞
        age = 20;
        // 指針傳遞
        height = 20;
        // 打印結(jié)果：age is 10, height is 20
        block();

默認方法入?yún)?png

3. block的類型

(1) block有3種類型，可以通過調(diào)用class方法或者isa指針查看具體類型，最終都是繼承自NSBlock類型。

• __NSGlobalBlock__ （ _NSConcreteGlobalBlock ）存放在數(shù)據(jù)區(qū)域。沒有訪問auto變量時，就是該類型block。
• __NSStackBlock__ （ _NSConcreteStackBlock ）存放在棧段。訪問了auto變量時，就是該類型block。
• __NSMallocBlock__ （ _NSConcreteMallocBlock ）存放在堆段。NSStackBlock類型block調(diào)用了copy函數(shù)時就是該類型。
  存儲位置示意圖：
  存儲位置.png
  PS：各存儲位置存儲內(nèi)容：
• 程序區(qū)域：程序編譯時，將代碼相關(guān)數(shù)據(jù)存儲在此區(qū)域。無需開發(fā)者管理。
• 數(shù)據(jù)區(qū)域：程序編譯時，全局變量數(shù)據(jù)存儲在此區(qū)域。無需開發(fā)者管理。
• 堆：程序運行時，動態(tài)分配內(nèi)存,需要開發(fā)者申請內(nèi)存，也需要開發(fā)者自己管理內(nèi)存。
• 棧：系統(tǒng)自動分配內(nèi)存，自己銷毀。存放局部變量數(shù)據(jù)，離開作用域時內(nèi)存銷毀。

調(diào)用copy結(jié)果.png

(3) block的copy操作：

• 在ARC環(huán)境下，編譯器會根據(jù)情況自動將棧上的block復(fù)制到堆上（block會變成NSMallocBlock類型），比如以下情況：

1. block作為函數(shù)返回值時；
2. 將block賦值給__strong指針時；
3. block作為Cocoa API中方法名含有usingBlock的方法參數(shù)時；
4. block作為GCD API的方法參數(shù)時；

• ARC下block屬性的建議寫法：
  @property (strong, nonatomic) void (^block)(void);
@property (copy, nonatomic) void (^block)(void);
• MRC下block屬性的建議寫法:
  @property (copy, nonatomic) void (^block)(void);

4. block內(nèi)部訪問對象類型的auto變量

當(dāng)block內(nèi)部訪問了對象類型的auto變量時：

• 如果block是在棧上，將不會對auto變量產(chǎn)生強引用。
• 如果block被拷貝到堆上：1. 會調(diào)用block內(nèi)部的copy函數(shù)；2. copy函數(shù)內(nèi)部會調(diào)用_Block_object_assign函數(shù)；3. _Block_object_assign函數(shù)會根據(jù)auto變量的修飾符（__strong、__weak、__unsafe_unretained）做出相應(yīng)的操作，形成強引用（做一次retain操作）或者弱引用；
• 如果block從堆上移除。1. 會調(diào)用block內(nèi)部的dispose函數(shù)；2. dispose函數(shù)內(nèi)部會調(diào)用_Block_object_dispose函數(shù)；3. _Block_object_dispose函數(shù)會斷開對auto變量的引用（做一次release操作）；
  函數(shù)調(diào)用時機.png

5. block關(guān)于__block修飾變量

• __block可以用于解決block內(nèi)部無法修改auto變量值的問題。
• __block不能修飾全局變量、靜態(tài)變量（static）。
• 編譯器會將__block修飾符的變量包裝成一個對象。底層掩飾如下

// 申明一個__block修飾符變量
typedef void (^MJBlock)(void);
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        __block int age = 10;
        MJBlock block1 = ^{
            age = 20;
            NSLog(@"age is %d", age);
        };
        block1();
    }
    return 0;
}

// 上述oc代碼轉(zhuǎn)成c++底層代碼，__block int age的結(jié)構(gòu)
struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  /* __block int age變量被包裝成__Block_byref_age_0類型的結(jié)構(gòu)體，結(jié)構(gòu)體里 
    有isa指針，實質(zhì)是oc對象。
    block修改age的值是通過*age ->forwarding->age來修改的
 */  
  __Block_byref_age_0 *age; 
};
// __Block_byref_age_0結(jié)構(gòu)體：
struct __Block_byref_age_0 {
  void *__isa;
// 存放指向自己的內(nèi)存地址
__Block_byref_age_0 *__forwarding;
 int __flags;
 int __size;
// __block int age變量 age的值
 int age;
};

• __block修飾變量的內(nèi)存管理

  • 當(dāng)block在棧上時，并不會對__block變量產(chǎn)生強引用

  • 當(dāng)block被copy到堆時:1. 會調(diào)用block內(nèi)部的copy函數(shù)；2. copy函數(shù)內(nèi)部會調(diào)用_Block_object_assign函數(shù)；3._Block_object_assign函數(shù)會對__block變量形成強引用（做一次retain操作）;

    引用流程圖.png

  • 當(dāng)block從堆中移除時: 1. 會調(diào)用block內(nèi)部的dispose函數(shù)；2. dispose函數(shù)內(nèi)部會調(diào)用_Block_object_dispose函數(shù)；3. _Block_object_dispose函數(shù)會斷開對__block變量的引用（做一次release操作）；

    移除流程圖.png

• __block修飾的對象變量內(nèi)存管理

  • 當(dāng)block在棧上時，并不會對__block變量產(chǎn)生強引用；
  • 當(dāng)block被copy到堆時:1. 會調(diào)用block內(nèi)部的copy函數(shù)；2. _Block_object_assign函數(shù)會根據(jù)所指向?qū)ο蟮男揎椃?code>（__strong、__weak、__unsafe_unretained）做出相應(yīng)的操作，形成強引用（retain）或者弱引用（注意：這里僅限于ARC時會retain，MRC時不會retain）；3._Block_object_assign函數(shù)會對__block變量形成強引用（做一次retain操作）；
  • 當(dāng)block從堆中移除時: 1. 會調(diào)用block內(nèi)部的dispose函數(shù)；2. dispose函數(shù)內(nèi)部會調(diào)用_Block_object_dispose函數(shù)；3. _Block_object_dispose函數(shù)會斷開對__block對象變量的引用（做一次release操作）；

• __block修飾變量的__forwarding指針。
  上面提到，__block修飾符變量的底層是包裝成一個oc對象，其內(nèi)部有一個指向自己的__forwarding指針，訪問__block變量是通過__forwarding訪問自己內(nèi)部的__block變量。
  

  這樣做的原因是：如果block在棧上時， __forwarding指針指向是棧上的block， 如果block copy到堆上時， __forwarding指針指向的是堆上的block， 通過__forwarding指針來訪問變量，就可以保證訪問的變量是堆上的變量。流程圖如下：
  訪問流程.png

6. block循環(huán)引用問題

• 什么是block循環(huán)引
  循環(huán)引用是指對象之間的強引用鏈形成了環(huán)就創(chuàng)造了一個循環(huán)引用。最簡單的情況，兩個對象之間強引用，你引用我，我引用你，導(dǎo)致內(nèi)存無法釋放，就形成了循環(huán)引用。
  block 的循環(huán)引用情況是，block 會捕獲內(nèi)部使用的對象，形成隱式的強引用，一般有以下兩種常見的情況：
  1. 引用 self：直接寫 self：

  self.callback = ^{
    NSLog(@"callback: %@", self);}
  

  2.成員變量：不寫 self，但實際上還是對 self 的強引用：

    self.callback = ^{
    NSLog(@"callback: %@", _name);
    // 等價于
    NSLog(@"callback: %@", self->_name); 
     }
  

• ARC-解決循環(huán)引用問題
  1. 用__weak解決,不會產(chǎn)生強引用，指向的對象銷毀時，會自動讓指針置為nil。

        MJPerson *person = [[MJPerson alloc] init];
        __weak typeof(person) weakSelf = person;
        person.block = ^{
            NSLog(@"age is %d", weakSelf.age);
        }
  

  2. 用__unsafe_unretained解決,不會產(chǎn)生強引用，不安全，指向的對象銷毀時，指針存儲的地址值不變，所以一般不常用。

       MJPerson *person = [[MJPerson alloc] init];
        __unsafe_unretained typeof(person) weakPerson = person;
        person.block = ^{
            NSLog(@"age is %d", weakPerson.age);
        };
  

  3. 用__block解決（必須要調(diào)用block）,缺點：1. 必須要將block強引用的對象置空，且block一定要調(diào)用；2. 一定要等到block執(zhí)行完，對象才能被釋放。如果這個block一直沒有被調(diào)用，對象就一直不會被釋放，就會存在內(nèi)存泄露。
     block解決循環(huán)引用示意圖.png

     代碼演示：

        __block MJPerson *person = [[MJPerson alloc] init];
        person.block = ^{
            person.age = 20;
            NSLog(@"age is %d", person.age);
            person = nil
        };
        person.block();
  

• MRC-解決循環(huán)引用問題（不支持__weak）

  1. 用__unsafe_unretained解決
     image.png

  2. 用__block解決
     image.png