本文要将block的以下机制，并配合具体代码详细描述：
- block 与 外部变量
- block 的存储域：栈块、堆块、全局块
定义
块与函数类似，只不过是直接定义在另一个函数里，和定义它的那个函数共享同一个范围内的东西。
访问外部变量
堆块内部，栈是红灯区，堆是绿灯区。
根据块的存储位置，可将块分为全局块、栈块、堆块。这里先主要针对堆块讲解。
Block不允许修改外部变量的值。Apple这样设计，应该是考虑到了block的特殊性，block也属于“函数”的范畴，变量进入block，实际就是已经改变了作用域。在几个作用域之间进行切换时，如果不加上这样的限制，变量的可维护性将大大降低。又比如我想在block内声明了一个与外部同名的变量，此时是允许呢还是不允许呢？只有加上了这样的限制，这样的情景才能实现。于是栈区变成了红灯区，堆区变成了绿灯区。
几种演算
- block调用 基本数据类型
{
NSLog(@"\n--------------------block调用 基本数据类型---------------------\n");
int a = 10;
NSLog(@"block定义前a地址=%p", &a);
void (^aBlock)() = ^(){
NSLog(@"block定义内部a地址=%p", &a);
};
NSLog(@"block定义后a地址=%p", &a);
aBlock();
}
/*
结果：
block定义前a地址=0x7fff5bdcea8c
block定义后a地址=0x7fff5bdcea8c
block定义内部a地址=0x7fa87150b850
*/
/*
流程：
1. block定义前：a在栈区
2. block定义内部：里面的a是根据外面的a拷贝到堆中的，不是一个a
3. block定义后：a在栈区
*/
{
NSLog(@"\n--------------------block调用 __block修饰的基本数据类型---------------------\n");
__block int b = 10;
NSLog(@"block定义前b地址=%p", &b);
void (^bBlock)() = ^(){
b = 20;
NSLog(@"block定义内部b地址=%p", &b);
};
NSLog(@"block定义后b地址=%p", &b);
NSLog(@"调用block前 b=%d", b);
bBlock();
NSLog(@"调用block后 b=%d", b);
}
/*
结果：
block定义前b地址=0x7fff5bdcea50
block定义后b地址=0x7fa873b016d8
调用block前 b=10
block定义内部b地址=0x7fa873b016d8
调用block后 b=20
*/
/*
流程：
1. 声明 b 为 __block （__block 所起到的作用就是只要观察到该变量被 block 所持有，就将“外部变量”在栈中的内存地址放到了堆中。）
2. block定义前：b在栈中。
3. block定义内部： 将外面的b拷贝到堆中，并且使外面的b和里面的b是一个。
4. block定义后：外面的b和里面的b是一个。
5. block调用前：b的值还未被修改。
6. block调用后：b的值在block内部被修改。
*/
{
NSLog(@"\n--------------------block调用 指针---------------------\n");
NSString *c = @"ccc";
NSLog(@"block定义前：c=%@, c指向的地址=%p, c本身的地址=%p", c, c, &c);
void (^cBlock)() = ^{
NSLog(@"block定义内部：c=%@, c指向的地址=%p, c本身的地址=%p", c, c, &c);
};
NSLog(@"block定义后：c=%@, c指向的地址=%p, c本身的地址=%p", c, c, &c);
cBlock();
NSLog(@"block调用后：c=%@, c指向的地址=%p, c本身的地址=%p", c, c, &c);
}
/*
c指针本身在block定义中和外面不是一个，但是c指向的地址一直保持不变。
1. block定义前：c指向的地址在堆中， c指针本身的地址在栈中。
2. block定义内部：c指向的地址在堆中， c指针本身的地址在堆中（c指针本身和外面的不是一个，但是指向的地址和外面指向的地址是一样的）。
3. block定义后：c不变，c指向的地址在堆中， c指针本身的地址在栈中。
4. block调用后：c不变，c指向的地址在堆中， c指针本身的地址在栈中。
*/
{
NSLog(@"\n--------------------block调用 指针并修改值---------------------\n");
NSMutableString *d = [NSMutableString stringWithFormat:@"ddd"];
NSLog(@"block定义前：d=%@, d指向的地址=%p, d本身的地址=%p", d, d, &d);
void (^dBlock)() = ^{
NSLog(@"block定义内部：d=%@, d指向的地址=%p, d本身的地址=%p", d, d, &d);
d.string = @"dddddd";
};
NSLog(@"block定义后：d=%@, d指向的地址=%p, d本身的地址=%p", d, d, &d);
dBlock();
NSLog(@"block调用后：d=%@, d指向的地址=%p, d本身的地址=%p", d, d, &d);
}
/*
d指针本身在block定义中和外面不是一个，但是d指向的地址一直保持不变。
在block调用后，d指向的堆中存储的值发生了变化。
*/
{
NSLog(@"\n--------------------block调用 __block修饰的指针---------------------\n");
__block NSMutableString *e = [NSMutableString stringWithFormat:@"eee"];
NSLog(@"block定义前：e=%@, e指向的地址=%p, e本身的地址=%p", e, e, &e);
void (^eBlock)() = ^{
NSLog(@"block定义内部：e=%@, e指向的地址=%p, e本身的地址=%p", e, e, &e);
e = [NSMutableString stringWithFormat:@"new-eeeeee"];
};
NSLog(@"block定义后：e=%@, e指向的地址=%p, e本身的地址=%p", e, e, &e);
eBlock();
NSLog(@"block调用后：e=%@, e指向的地址=%p, e本身的地址=%p", e, e, &e);
}
/*
从block定义内部使用__block修饰的e指针开始，e指针本身的地址由栈中改变到堆中，即使出了block，也在堆中。
在block调用后，e在block内部重新指向一个新对象,e指向的堆中的地址发生了变化。
*/
{
NSLog(@"\n--------------------block调用 retain cycle---------------------\n");
View *v = [[View alloc] init];
v.tag = 1;
v.frame = CGRectMake(100, 100, 100, 100);
[self.view addSubview:v]; //self->view->v
void (^block)() = ^{
v.backgroundColor = [UIColor orangeColor]; //定义内部：block->v
};
v.block = block; //v->block
block();
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(3 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
//预计3秒后释放v对象。
[v removeFromSuperview];
});
}
/*
结果：
不会输出 dealloc.
*/
/*
流程：
1. self->view->v
2. block定义内部：block->v 因为block定义里面调用了v
3. v->block
结论：
引起循环引用的是block->v->block，切断其中一个线即可解决循环引用，跟self->view->v这根线无关
*/
{
NSLog(@"\n--------------------block调用self---------------------\n");
View *v = [[View alloc] init];
v.tag = 2;
v.frame = CGRectMake(100, 220, 100, 100);
[self.view addSubview:v]; //self->view->v
void (^block)() = ^{
self.view.backgroundColor = [UIColor redColor]; //定义内部：block->self
_count ++; //调用self的实例变量，也会让block强引用self。
};
v.block = block; //v->block
block();
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(3 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
//预计3秒后释放self这个对象。
AppDelegate *appDelegate = [UIApplication sharedApplication].delegate;
appDelegate.window.rootViewController = nil;
});
}
/*
结果：
不会输出 dealloc.
*/
/*
流程：
1. self->view->v
2. v->block
3. block->self 因为block定义里面调用了self
结论：
在block内引用实例变量，该实例变量会被block强引用。
引起循环引用的是self->view->v->block->self，切断一个线即可解决循环引用。
*/
栈块、堆块、全局块
块本身也是对象，由isa指针、块对象正常运转所需的信息、捕获到的变量组成。
根据Block创建的位置不同，Block有三种类型，创建的Block对象分别会存储到栈、堆、全局数据区域。
block_storage.png
上面讲了块会把它所捕获的所有变量都拷贝一份，这些拷贝放在 descriptor 变量后面，捕获了多少个变量，就要占据多少内存空间。请注意，拷贝的并不是对象本身，而是指向这些对象的指针变量。
1. 在全局数据区的Block对象
{
NSLog(@"\n--------------------block的存储域 全局块---------------------\n");
void (^blk)(void) = ^{
NSLog(@"Global Block");
};
blk();
NSLog(@"%@", [blk class]);
}
/*
结果：输出 __NSGlobalBlock__
*/
/*
结论：
全局块：这种块不会捕捉任何状态（外部的变量），运行时也无须有状态来参与。块所使用的整个内存区域，在编译期就已经确定。
全局块一般声明在全局作用域中。但注意有种特殊情况，在函数栈上创建的block，如果没有捕捉外部变量，block的实例还是会被设置在程序的全局数据区，而非栈上。
*/
2. 在堆上创建的Block对象
{
NSLog(@"\n--------------------block的存储域 堆块---------------------\n");
int i = 1;
void (^blk)(void) = ^{
NSLog(@"Malloc Block, %d", i);
};
blk();
NSLog(@"%@", [blk class]);
}
/*
结果：输出 __NSMallocBlock__
*/
/*
结论：
堆块：解决块在栈上会被覆写的问题，可以给块对象发送copy消息将它拷贝到堆上。复制到堆上后，块就成了带引用计数的对象了。
在ARC中，以下几种情况栈上的Block会自动复制到堆上：
- 调用Block的copy方法
- 将Block作为函数返回值时（MRC时此条无效，需手动调用copy）
- 将Block赋值给__strong修饰的变量时（MRC时此条无效）
- 向Cocoa框架含有usingBlock的方法或者GCD的API传递Block参数时
上述代码就是在ARC中，block赋值给__strong修饰的变量，并且捕获了外部变量，block就会自动复制到堆上。
*/
3. 在栈上创建的Block对象
{
NSLog(@"\n--------------------block的存储域 栈块---------------------\n");
int i = 1;
__weak void (^blk)(void) = ^{
NSLog(@"Stack Block, %d", i);
};
blk();
NSLog(@"%@", [blk class]);
}
/*
结果：输出 __NSStackBlock__
*/
/*
结论：
栈块：块所占内存区域分配在栈中，编译器有可能把分配给块的内存覆写掉。
在ARC中，除了上面四种情况，并且不在global上，block是在栈中。
*/
内存泄漏
堆块访问外部变量时会拷贝一份指针到堆中，相当于强引用了指针所指的值。如果该对象又直接或间接引用了块，就出现了循环引用。
解决方法：要么在捕获时使用__weak解除引用，要么在执行完后置nil解除引用（使用后置nil的方式，如果未执行，则仍会内存泄漏）。
- 注意：使用__block并不能解决循环引用问题。
优缺点
优点：
- 捕获外部变量
- 降低代码分散程度
缺点：
- 循环引用引起内存泄露
总结
在block内部，栈是红灯区，堆是绿灯区。
在block内部使用的是将外部变量的拷贝到堆中的（基本数据类型直接拷贝一份到堆中，对象类型只将在栈中的指针拷贝到堆中并且指针所指向的地址不变。）
__block修饰符的作用：是将block中用到的变量，拷贝到堆中，并且外部的变量本身地址也改变到堆中。
循环引用：分析实际的引用关系，block中直接引用self也不一定会造成循环引用。
__block不能解决循环引用，需要在block执行尾部将变量设置成nil（但问题很多，比如block永远不执行，外面变量变了里面也变，里面变了外面也变等问题）
__weak可以解决循环引用，block在捕获weakObj时，会对weakObj指向的对象进行弱引用。
使用__weak时，可在block开始用局部__strong变量持有，以免block执行期间对象被释放。
块的存储域：全局块、栈块、堆块
全局块不引用外部变量，所以不用考虑。
堆块引用的外部变量，不是原始的外部变量，是拷贝到堆中的副本。
栈块本身就在栈中，引用外部变量不会拷贝到堆中。
参考
- iOS Block用法和实现原理
- __weak与__block区别