2019 iOS面试题-----Block原理、Block变量截获、Block的三种形式、__block

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• 什么是Block？
• Block变量截获
• Block的几种形式

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一、什么是Block？

• Block是将函数及其执行上下文封装起来的对象。

比如：

NSInteger num = 3;
    
    NSInteger(^block)(NSInteger) = ^NSInteger(NSInteger n){
        
        return n*num;
    };
    
    block(2);

通过clang -rewrite-objc WYTest.m命令编译该.m文件，发现该block被编译成这个形式:

    NSInteger num = 3;

    NSInteger(*block)(NSInteger) = ((NSInteger (*)(NSInteger))&__WYTest__blockTest_block_impl_0((void *)__WYTest__blockTest_block_func_0, &__WYTest__blockTest_block_desc_0_DATA, num));

    ((NSInteger (*)(__block_impl *, NSInteger))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block, 2);

其中WYTest是文件名，blockTest是方法名，这些可以忽略。
其中__WYTest__blockTest_block_impl_0结构体为

struct __WYTest__blockTest_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __WYTest__blockTest_block_desc_0* Desc;
  NSInteger num;
  __WYTest__blockTest_block_impl_0(void *fp, struct __WYTest__blockTest_block_desc_0 *desc, NSInteger _num, int flags=0) : num(_num) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};

__block_impl结构体为

struct __block_impl {
  void *isa;//isa指针，所以说Block是对象
  int Flags;
  int Reserved;
  void *FuncPtr;//函数指针
};

block内部有isa指针，所以说其本质也是OC对象
block内部则为:

static NSInteger __WYTest__blockTest_block_func_0(struct __WYTest__blockTest_block_impl_0 *__cself, NSInteger n) {
  NSInteger num = __cself->num; // bound by copy


        return n*num;
    }

所以说 Block是将函数及其执行上下文封装起来的对象
既然block内部封装了函数，那么它同样也有参数和返回值。

二、Block变量截获

1、局部变量截获 是值截获。 比如:

    NSInteger num = 3;
    
    NSInteger(^block)(NSInteger) = ^NSInteger(NSInteger n){
        
        return n*num;
    };
    
    num = 1;
    
    NSLog(@"%zd",block(2));

这里的输出是6而不是2，原因就是对局部变量num的截获是值截获。
同样，在block里如果修改变量num，也是无效的，甚至编译器会报错。

NSMutableArray * arr = [NSMutableArray arrayWithObjects:@"1",@"2", nil];
    
    void(^block)(void) = ^{
        
        NSLog(@"%@",arr);//局部变量
        
        [arr addObject:@"4"];
    };
    
    [arr addObject:@"3"];
    
    arr = nil;
    
    block();

打印为1，2，3
局部对象变量也是一样，截获的是值，而不是指针，在外部将其置为nil，对block没有影响，而该对象调用方法会影响

2、局部静态变量截获 是指针截获。

   static  NSInteger num = 3;
    
    NSInteger(^block)(NSInteger) = ^NSInteger(NSInteger n){
        
        return n*num;
    };
    
    num = 1;
    
    NSLog(@"%zd",block(2));

输出为2，意味着num = 1这里的修改num值是有效的，即是指针截获。
同样，在block里去修改变量m，也是有效的。

3、全局变量，静态全局变量截获：不截获,直接取值。

我们同样用clang编译看下结果。

static NSInteger num3 = 300;

NSInteger num4 = 3000;

- (void)blockTest
{
    NSInteger num = 30;
    
    static NSInteger num2 = 3;
    
    __block NSInteger num5 = 30000;
    
    void(^block)(void) = ^{
        
        NSLog(@"%zd",num);//局部变量
        
        NSLog(@"%zd",num2);//静态变量
        
        NSLog(@"%zd",num3);//全局变量
        
        NSLog(@"%zd",num4);//全局静态变量
        
        NSLog(@"%zd",num5);//__block修饰变量
    };
    
    block();
}

编译后

struct __WYTest__blockTest_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __WYTest__blockTest_block_desc_0* Desc;
  NSInteger num;//局部变量
  NSInteger *num2;//静态变量
  __Block_byref_num5_0 *num5; // by ref//__block修饰变量
  __WYTest__blockTest_block_impl_0(void *fp, struct __WYTest__blockTest_block_desc_0 *desc, NSInteger _num, NSInteger *_num2, __Block_byref_num5_0 *_num5, int flags=0) : num(_num), num2(_num2), num5(_num5->__forwarding) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};

（ impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;这里注意到这一句，即说明该block是栈block）
可以看到局部变量被编译成值形式，而静态变量被编成指针形式，全局变量并未截获。而__block修饰的变量也是以指针形式截获的，并且生成了一个新的结构体对象：

struct __Block_byref_num5_0 {
  void *__isa;
__Block_byref_num5_0 *__forwarding;
 int __flags;
 int __size;
 NSInteger num5;
};

该对象有个属性：num5，即我们用__block修饰的变量。
这里__forwarding是指向自身的(栈block)。
一般情况下，如果我们要对block截获的局部变量进行赋值操作需添加__block
修饰符，而对全局变量，静态变量是不需要添加__block修饰符的。
另外，block里访问self或成员变量都会去截获self。

三、Block的几种形式

• 分为全局Block(_NSConcreteGlobalBlock)、栈Block(_NSConcreteStackBlock)、堆Block(_NSConcreteMallocBlock)三种形式

  其中栈Block存储在栈(stack)区，堆Block存储在堆(heap)区，全局Block存储在已初始化数据(.data)区

1、不使用外部变量的block是全局block

比如：

    NSLog(@"%@",[^{
        NSLog(@"globalBlock");
    } class]);

输出：

__NSGlobalBlock__

2、使用外部变量并且未进行copy操作的block是栈block

比如:

  NSInteger num = 10;
    NSLog(@"%@",[^{
        NSLog(@"stackBlock:%zd",num);
    } class]);

输出：

__NSStackBlock__

日常开发常用于这种情况:

[self testWithBlock:^{
    NSLog(@"%@",self);
}];

- (void)testWithBlock:(dispatch_block_t)block {
    block();

    NSLog(@"%@",[block class]);
}

3、对栈block进行copy操作，就是堆block，而对全局block进行copy，仍是全局block

• 比如堆1中的全局进行copy操作，即赋值：

void (^globalBlock)(void) = ^{
        NSLog(@"globalBlock");
    };

 NSLog(@"%@",[globalBlock class]);

输出：

__NSGlobalBlock__

仍是全局block

• 而对2中的栈block进行赋值操作：

NSInteger num = 10;

void (^mallocBlock)(void) = ^{

        NSLog(@"stackBlock:%zd",num);
    };

NSLog(@"%@",[mallocBlock class]);

输出：

__NSMallocBlock__

对栈blockcopy之后，并不代表着栈block就消失了，左边的mallock是堆block，右边被copy的仍是栈block
比如:

[self testWithBlock:^{
    
    NSLog(@"%@",self);
}];

- (void)testWithBlock:(dispatch_block_t)block
{
    block();
    
    dispatch_block_t tempBlock = block;
    
    NSLog(@"%@,%@",[block class],[tempBlock class]);
}

输出：

__NSStackBlock__,__NSMallocBlock__

• 即如果对栈Block进行copy，将会copy到堆区，对堆Block进行copy，将会增加引用计数，对全局Block进行copy，因为是已经初始化的，所以什么也不做。

另外，__block变量在copy时，由于__forwarding的存在，栈上的__forwarding指针会指向堆上的__forwarding变量，而堆上的__forwarding指针指向其自身，所以，如果对__block的修改，实际上是在修改堆上的__block变量。

即__forwarding指针存在的意义就是，无论在任何内存位置， 都可以顺利地访问同一个__block变量。

• 另外由于block捕获的__block修饰的变量会去持有变量，那么如果用__block修饰self，且self持有block，并且block内部使用到__block修饰的self时，就会造成多循环引用，即self持有block，block 持有__block变量，而__block变量持有self，造成内存泄漏。
  比如:

  __block typeof(self) weakSelf = self;
    
    _testBlock = ^{
        
        NSLog(@"%@",weakSelf);
    };
    
    _testBlock();

如果要解决这种循环引用，可以主动断开__block变量对self的持有，即在block内部使用完weakself后，将其置为nil，但这种方式有个问题，如果block一直不被调用，那么循环引用将一直存在。
所以，我们最好还是用__weak来修饰self