什么是block？
首先，看一个极简的block：
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
void (^block)(void) = ^{
NSLog(@"Hello, World!");
};
block();
}
return 0;
}
block编译转换结构
对其执行clang -rewrite-objc编译转换成C++实现，得到以下代码：
struct __block_impl {
void *isa;
int Flags;
int Reserved;
void *FuncPtr;\
};
// 构造函数（类似于OC的init方法），返回结构体对象
struct __ViewController__viewDidLoad_block_impl_0 {
struct __block_impl impl;
struct __ViewController__viewDidLoad_block_desc_0* Desc;
__ViewController__viewDidLoad_block_impl_0(void *fp, struct __ViewController__viewDidLoad_block_desc_0 *desc, int flags=0) {
impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
impl.Flags = flags;
impl.FuncPtr = fp;
Desc = desc;
}
};
//封装了block 的执行逻辑的函数. 参数 为block
static void __ViewController__viewDidLoad_block_func_0(struct __ViewController__viewDidLoad_block_impl_0 *__cself) {
NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_8v_w12n8yrs075g6wv21qzg72180000gn_T_ViewController_672106_mi_0);
}
static struct __ViewController__viewDidLoad_block_desc_0 {
size_t reserved;
size_t Block_size;
} __ViewController__viewDidLoad_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __ViewController__viewDidLoad_block_impl_0)};
* * **************************************** * **************************************** * **
static void _I_ViewController_viewDidLoad(ViewController * self, SEL _cmd) {
((void (*)(__rw_objc_super *, SEL))(void *)objc_msgSendSuper)((__rw_objc_super){(id)self, (id)class_getSuperclass(objc_getClass("ViewController"))}, sel_registerName("viewDidLoad"));
void (*block)(void) = ((void (*)())&)__ViewController__viewDidLoad_block_func_0(
(void *)__ViewController__viewDidLoad_block_func_0,
&__ViewController__viewDidLoad_block_desc_0_DATA)
);
((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block); // 结构体的第一个变量地址即为结构体地址，所以block 可以直接强制转换为__block_impl ，然后调用FuncPtr 方法，
}
//移除强制转换代码
// 定义block变量
void (*block)(void) = &__ViewController__viewDidLoad_block_func_0(
__ViewController__viewDidLoad_block_func_0,
&__ViewController__viewDidLoad_block_desc_0_DATA
);
// 执行block内部的代码
block->FuncPtr(block); //
}
}
不难看出其中的_ViewController__viewDidLoad_block_impl_0就是block的一个C++的实现(最后面的_0代表是main中的第几个block)，也就是说block 的本质是结构体。
转换过程
1、首先将block 内部的方法封装到 static void __ViewController__viewDidLoad_block_func_0 中去
2、为block 生成一个结构体的数据结果 结构体内部会有两个成员
struct __block_impl impl;
struct __ViewController__viewDidLoad_block_desc_0* Desc;
3、调用结构体的构造函数创建出一个结构体对象，并且将结构体的地址赋值给对象
void (*block)(void) = &__ViewController__viewDidLoad_block_func_0(
__ViewController__viewDidLoad_block_func_0,
&__ViewController__viewDidLoad_block_desc_0_DATA
);
其中__block_impl的定义如下：
struct __block_impl {
void *isa; 指向所属类的指针，也就是block的类型
int Flags; 标志变量，在实现block的内部操作时会用到
int Reserved; 保留变量
void *FuncPtr; block执行时调用的函数指针
};
可以看出，它包含了isa指针（包含isa指针的皆为对象），也就是说block也是一个对象(runtime里面，对象和类都是用结构体表示)。
___ViewController__viewDidLoad_block_desc_0的定义如下：
static struct __ViewController__viewDidLoad_block_desc_0 {
size_t reserved; //保留字段
size_t Block_size; //block大小(sizeof(struct __main_block_impl_0))
} __ViewController__viewDidLoad_block_desc_0_DATA = { 0,
sizeof(struct __ViewController__viewDidLoad_block_impl_0)
};
以上代码在定义__ViewController__viewDidLoad_block_desc_0结构体时，同时创建了__ViewController__viewDidLoad_block_desc_0_DATA，并给它赋值，以供在main函数中对__ViewController__viewDidLoad_block_desc_0_0进行初始化。
__ViewController__viewDidLoad_block_impl_0定义了显式的构造函数，其函数体如下：
__ViewController__viewDidLoad_block_impl_0(void *fp, struct __ViewController__viewDidLoad_block_desc_0 *desc, int flags=0) {
impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
impl.Flags = flags;
impl.FuncPtr = fp;
Desc = desc;
}
可以看出，
__ViewController__viewDidLoad_block_impl_0的isa指针指向了_NSConcreteStackBlock，
从main函数中看， __ViewController__viewDidLoad_block_impl_0的FuncPtr指向了函数__ViewController__viewDidLoad_block_func_0
__ViewController__viewDidLoad_block_impl_0的Desc也指向了定义__ViewController__viewDidLoad_block_desc_0 时就创建的 __ViewController__viewDidLoad_block_desc_0_DATA，其中纪录了block结构体大小等信息。
以上就是根据编译转换的结果，对一个简单block的解析，后面会将block操作不同类型的外部变量，对block结构的影响进行相应的说明。
block实际结构
接下来观察下Block_private.h文件中对block的相关结构体的真实定义：
/* Revised new layout. */
struct Block_descriptor {
unsigned long int reserved;
unsigned long int size;
void (*copy)(void *dst, void *src);
void (*dispose)(void *);
};
struct Block_layout {
void *isa;
int flags;
int reserved;
void (*invoke)(void *, ...);
struct Block_descriptor *descriptor;
/* Imported variables. */
};
有了上文对编译转换的分析，这里只针对略微不同的成员进行分析：
invoke，同上文的FuncPtr，block执行时调用的函数指针，block定义时内部的执行代码都在这个函数中
Block_descriptor，block的详细描述
copy/dispose，辅助拷贝/销毁函数，处理block范围外的变量时使用
总体来说，block就是一个里面存储了指向函数体中包含定义block时的代码块的函数指针，以及block外部上下文变量等信息的结构体。
block的类型
Block 本质类型：继承关系 NSGlobalBlock : NSBlock : NSObject
block的常见类型有3种：
_NSConcreteGlobalBlock（全局）
_NSConcreteStackBlock（栈）
_NSConcreteMallocBlock（堆）
每一种类型的block调用copy后的结果如下所示
附上APUE的进程虚拟内存段分布图：
进程虚拟内存空间分布
其中前2种在Block.h种声明，后1种在Block_private.h中声明，所以最后1种基本不会在源码中出现。
由于无法直接创建_NSConcreteMallocBlock类型的block，所以这里只对前面2种进行手动创建分析，最后1种通过源代码分析。
NSConcreteGlobalBlock和NSConcreteStackBlock
首先，根据前面两种类型，编写以下代码：
void (^globalBlock)() = ^{
};
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
void (^stackBlock1)() = ^{
};
}
return 0;
}
对其进行编译转换后得到以下缩略代码：
// globalBlock
struct __globalBlock_block_impl_0 {
struct __block_impl impl;
struct __globalBlock_block_desc_0* Desc;
__globalBlock_block_impl_0(void *fp, struct __globalBlock_block_desc_0 *desc, int flags=0) {
impl.isa = &_NSConcreteGlobalBlock;
impl.Flags = flags;
impl.FuncPtr = fp;
Desc = desc;
}
};
...
// stackBlock
struct __main_block_impl_0 {
struct __block_impl impl;
struct __main_block_desc_0* Desc;
__main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags=0) {
impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
impl.Flags = flags;
impl.FuncPtr = fp;
Desc = desc;
}
};
...
int main(int argc, const char * argv[]) {
/* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;
void (*stackBlock)() = (void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA);
}
return 0;
}
可以看出globalBlock的isa指向了_NSConcreteGlobalBlock，即在全局区域创建，编译时具体的代码就已经确定在上图中的代码段中了，block变量存储在全局数据存储区；stackBlock的isa指向了_NSConcreteStackBlock，即在栈区创建。
NSConcreteMallocBlock
接下来是在堆中的block，堆中的block无法直接创建，其需要由_NSConcreteStackBlock类型的block拷贝而来(也就是说block需要执行copy之后才能存放到堆中)。由于block的拷贝最终都会调用_Block_copy_internal函数，所以观察这个函数就可以知道堆中block是如何被创建的了：
static void *_Block_copy_internal(const void *arg, const int flags) {
struct Block_layout *aBlock;
...
aBlock = (struct Block_layout *)arg;
...
// Its a stack block. Make a copy.
if (!isGC) {
// 申请block的堆内存
struct Block_layout *result = malloc(aBlock->descriptor->size);
if (!result) return (void *)0;
// 拷贝栈中block到刚申请的堆内存中
memmove(result, aBlock, aBlock->descriptor->size); // bitcopy first
// reset refcount
result->flags &= ~(BLOCK_REFCOUNT_MASK); // XXX not needed
result->flags |= BLOCK_NEEDS_FREE | 1;
// 改变isa指向_NSConcreteMallocBlock，即堆block类型
result->isa = _NSConcreteMallocBlock;
if (result->flags & BLOCK_HAS_COPY_DISPOSE) {
//printf("calling block copy helper %p(%p, %p)...\n", aBlock->descriptor->copy, result, aBlock);
(*aBlock->descriptor->copy)(result, aBlock); // do fixup
}
return result;
}
else {
...
}
}
从以上代码以及注释可以很清楚的看出，函数通过memmove将栈中的block的内容拷贝到了堆中，并使isa指向了_NSConcreteMallocBlock。
block主要的一些学问就出在栈中block向堆中block的转移过程中了。
捕捉变量对block结构的影响
接下来会编译转换捕捉不同变量类型的block，以对比它们的区别。
局部变量
void test()
{
int age = 10; //auto
static int height = 10;
block = ^{
// age的值捕获进来（capture）
NSLog(@"age is %d, height is %d", age, height);
};
age = 20;
height = 20;
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
test,
block();
}
return 0;
}
当调用test（） 的时候，age 会从内存中销毁，当block 再次调用的时候，只能调用封装在block 内部的值，在内存中找到不到，
但是static 修饰后会在常量区存在，不会被销毁，什么时候调用都会存在
前：
- (void)test
{
int a = 10;
^{a;};
a = 20;
}
后：
struct __Person__test_block_impl_0 {
struct __block_impl impl;
struct __Person__test_block_desc_0* Desc;
int a;
// a(_a)是构造函数的参数列表初始化形式，相当于a = _a。从_I_Person_test看，传入的就是a
__Person__test_block_impl_0(void *fp, struct __Person__test_block_desc_0 *desc, int _a, int flags=0) : a(_a) {
impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
impl.Flags = flags;
impl.FuncPtr = fp;
Desc = desc;
}
};
static void __Person__test_block_func_0(struct __Person__test_block_impl_0 *__cself) {
int a = __cself->a; // bound by copy
a;}
static struct __Person__test_block_desc_0 {
size_t reserved;
size_t Block_size;
} __Person__test_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __Person__test_block_impl_0)};
static void _I_Person_test(Person * self, SEL _cmd) {
int a;
(void (*)())&__Person__test_block_impl_0((void *)__Person__test_block_func_0, &__Person__test_block_desc_0_DATA, a);
}
可以看到，block相对于文章开头增加了一个int类型的成员变量，他就是用来存储外部变量a的。可以看出，这次拷贝只是一次值传递。并且当我们想在block中进行以下操作时，将会发生错误
^{a = 10;};
编译器会提示
错误提示
。因为_I_Person_test函数中的a和__Person__test_block_func_0函数中的a并没有在同一个作用域，所以在block对a进行赋值是没有意义的，所以编译器给出了错误。我们可以通过地址传递来消除以上错误：
- (void)test
{
int a = 0;
// 利用指针p存储a的地址
int *p = &a;
^{
// 通过a的地址设置a的值
*p = 10;
};
}
但是变量a的生命周期是和方法test的栈相关联的，当test运行结束，栈随之销毁，那么变量a就会被销毁，p也就成为了野指针。如果block是作为参数或者返回值，这些类型都是跨栈的，也就是说再次调用会造成野指针错误。
###### 局部静态变量
前
- (void)test
{
static int a;
^{
a = 10;
};
}
后：
struct __Person__test_block_impl_0 {
struct __block_impl impl;
struct __Person__test_block_desc_0* Desc;
int *a;
__Person__test_block_impl_0(void *fp, struct __Person__test_block_desc_0 *desc, int *_a, int flags=0) : a(_a) {
impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
impl.Flags = flags;
impl.FuncPtr = fp;
Desc = desc;
}
};
static void __Person__test_block_func_0(struct __Person__test_block_impl_0 *__cself) {
int *a = __cself->a; // bound by copy
// 这里通过局部静态变量a的地址来对其进行修改
(*a) = 10;
}
static struct __Person__test_block_desc_0 {
size_t reserved;
size_t Block_size;
} __Person__test_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __Person__test_block_impl_0)};
static void _I_Person_test(Person * self, SEL _cmd) {
static int a;
// 传入a的地址
(void (*)())&__Person__test_block_impl_0((void *)__Person__test_block_func_0, &__Person__test_block_desc_0_DATA, &a);
}
需要注意一点的是静态局部变量是存储在静态数据存储区域的，也就是和程序拥有一样的生命周期，也就是说在程序运行时，都能够保证block访问到一个有效的变量。但是其作用范围还是局限于定义它的函数中，所以只能在block通过静态局部变量的地址来进行访问。
关于变量的存储我原来的这篇博客有提及：c语言臆想--全局---局部变量
全局变量
前：
// 全局静态
static int a;
// 全局
int b;
- (void)test
{
^{
a = 10;
b = 10;
};
}
后：
static int a;
int b;
struct __Person__test_block_impl_0 {
struct __block_impl impl;
struct __Person__test_block_desc_0* Desc;
__Person__test_block_impl_0(void *fp, struct __Person__test_block_desc_0 *desc, int flags=0) {
impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
impl.Flags = flags;
impl.FuncPtr = fp;
Desc = desc;
}
};
static void __Person__test_block_func_0(struct __Person__test_block_impl_0 *__cself) {
a = 10;
b = 10;
}
static struct __Person__test_block_desc_0 {
size_t reserved;
size_t Block_size;
} __Person__test_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __Person__test_block_impl_0)};
static void _I_Person_test(Person * self, SEL _cmd) {
(void (*)())&__Person__test_block_impl_0((void *)__Person__test_block_func_0, &__Person__test_block_desc_0_DATA);
}
可以看出，因为全局变量都是在静态数据存储区，在程序结束前不会被销毁，所以block直接访问了对应的变量，而没有在__Person__test_block_impl_0结构体中给变量预留位置。
###### 当block内部访问了对象类型的auto变量时
###### 如果block是在栈上，将不会对auto变量产生强引用
###### 如果block被拷贝到堆上 会调用block内部的copy函数 copy函数内部会调用_Block_object_assign函数 _Block_object_assign函数会根据auto变量的修饰符（__strong、__weak、__unsafe_unretained）做出相应的操作，形成强引用（retain）或者弱引用
###### 如果block从堆上移除 会调用block内部的dispose函数 dispose函数内部会调用_Block_object_dispose函数 _Block_object_dispose函数会自动释放引用的auto变量（release）
###### __block修饰的变量
前：
- (void)test
{
__block int a;
^{
a = 10;
};
}
后：
struct __Block_byref_a_0 {
void *__isa;
__Block_byref_a_0 *__forwarding;
int __flags;
int __size;
int a;
};
struct __Person__test_block_impl_0 {
struct __block_impl impl;
struct __Person__test_block_desc_0* Desc;
__Block_byref_a_0 *a; // by ref
__Person__test_block_impl_0(void *fp, struct __Person__test_block_desc_0 *desc, __Block_byref_a_0 *_a, int flags=0) : a(_a->__forwarding) {
impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
impl.Flags = flags;
impl.FuncPtr = fp;
Desc = desc;
}
};
static void __Person__test_block_func_0(struct __Person__test_block_impl_0 *__cself) {
__Block_byref_a_0 *a = __cself->a; // bound by ref
// 注意，这里的_forwarding用来保证操作的始终是堆中的拷贝a，而不是栈中的a
(a->__forwarding->a) = 10;
}
static void __Person__test_block_copy_0(struct __Person__test_block_impl_0*dst, struct __Person__test_block_impl_0*src) {_Block_object_assign((void*)&dst->a, (void*)src->a, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);}
static void __Person__test_block_dispose_0(struct __Person__test_block_impl_0*src) {_Block_object_dispose((void*)src->a, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);}
static struct __Person__test_block_desc_0 {
size_t reserved;
size_t Block_size;
void (*copy)(struct __Person__test_block_impl_0*, struct __Person__test_block_impl_0*);
void (*dispose)(struct __Person__test_block_impl_0*);
} __Person__test_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __Person__test_block_impl_0), __Person__test_block_copy_0, __Person__test_block_dispose_0};
static void _I_Person_test(Person * self, SEL _cmd) {
// __block将a包装成了一个对象
__attribute__((__blocks__(byref))) __Block_byref_a_0 a = {(void*)0,(__Block_byref_a_0 *)&a, 0, sizeof(__Block_byref_a_0)};
;
(void (*)())&__Person__test_block_impl_0((void *)__Person__test_block_func_0, &__Person__test_block_desc_0_DATA, (__Block_byref_a_0 *)&a, 570425344);
}
可以看到，对比上面的结果，明显多了__Block_byref_a_0结构体，这个结构体中含有isa指针，所以也是一个对象，它是用来包装局部变量a的。当block被copy到堆中时，__Person__test_block_impl_0的拷贝辅助函数__Person__test_block_copy_0会将__Block_byref_a_0（__block 变量）拷贝至堆中，所以即使局部变量所在堆被销毁，block依然能对堆中的局部变量进行操作。其中__Block_byref_a_0成员指针__forwarding用来指向它在堆中的拷贝，其依据源码如下：
static void _Block_byref_assign_copy(void *dest, const void *arg, const int flags) {
struct Block_byref **destp = (struct Block_byref **)dest;
struct Block_byref *src = (struct Block_byref *)arg;
...
// 堆中拷贝的forwarding指向它自己
copy->forwarding = copy; // patch heap copy to point to itself (skip write-barrier)
// 栈中的forwarding指向堆中的拷贝
src->forwarding = copy; // patch stack to point to heap copy
...
}
这样做是为了保证操作的值始终是堆中的拷贝，而不是栈中的值。（处理在局部变量所在栈还没销毁，就调用block来改变局部变量值的情况，如果没有__forwarding指针，则修改无效）
__block 的内存管理
- 1、引用
当block在栈上时，并不会对__block变量产生强引用
当block被copy到堆时
会调用block内部的copy函数
copy函数内部会调用_Block_object_assign函数
_Block_object_assign函数会对__block变量形成强引用（retain）
__block变量 在 block0 的时候已经被拷贝到堆上，当Block1 调用__Block变量时，不在重复拷贝，直接调用
- 2、销毁
当block从堆中移除时
会调用block内部的dispose函数
dispose函数内部会调用_Block_object_dispose函数
_Block_object_dispose函数会自动释放引用的__block变量（release）
至于block如何实现对局部变量的拷贝，下面会详细说明。
self隐式循环引用
前：
@implementation Person
{
int _a;
void (^_block)();
}
- (void)test
{
void (^_block)() = ^{
_a = 10;
};
}
@end
后：
struct __Person__test_block_impl_0 {
struct __block_impl impl;
struct __Person__test_block_desc_0* Desc;
// 可以看到，block强引用了self
Person *self;
__Person__test_block_impl_0(void *fp, struct __Person__test_block_desc_0 *desc, Person *_self, int flags=0) : self(_self) {
impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
impl.Flags = flags;
impl.FuncPtr = fp;
Desc = desc;
}
};
static void __Person__test_block_func_0(struct __Person__test_block_impl_0 *__cself) {
Person *self = __cself->self; // bound by copy
(*(int *)((char *)self + OBJC_IVAR_$_Person$_a)) = 10;
}
static void __Person__test_block_copy_0(struct __Person__test_block_impl_0*dst, struct __Person__test_block_impl_0*src) {_Block_object_assign((void*)&dst->self, (void*)src->self, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);}
static void __Person__test_block_dispose_0(struct __Person__test_block_impl_0*src) {_Block_object_dispose((void*)src->self, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);}
static struct __Person__test_block_desc_0 {
size_t reserved;
size_t Block_size;
void (*copy)(struct __Person__test_block_impl_0*, struct __Person__test_block_impl_0*);
void (*dispose)(struct __Person__test_block_impl_0*);
} __Person__test_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __Person__test_block_impl_0), __Person__test_block_copy_0, __Person__test_block_dispose_0};
static void _I_Person_test(Person * self, SEL _cmd) {
void (*_block)() = (void (*)())&__Person__test_block_impl_0((void *)__Person__test_block_func_0, &__Person__test_block_desc_0_DATA, self, 570425344);
}
如果在编译转换前，将_a改成self.a，能很明显地看出是产生了循环引用(self强引用block，block强引用self)。那么使用_a呢？经过编译转换后，依然可以在__Person__test_block_impl_0看见self的身影。且在函数_I_Person_test中，传入的参数也是self。通过以下语句，可以看出，不管是用什么形式访问实例变量，最终都会转换成self+变量内存偏移的形式。所以在上面例子中使用_a也会造成循环引用。
static void __Person__test_block_func_0(struct __Person__test_block_impl_0 *__cself) {
Person *self = __cself->self; // bound by copy
// self＋实例变量a的偏移值
(*(int *)((char *)self + OBJC_IVAR_$_Person$_a)) = 10;
}
## 循环引用
## int main(int argc, const char # argv[]) {
## @autoreleasepool {
## MJPerson *person = [ [MJPerson alloc] init];
## person.age = 10;
## person.block = rf
## NSLog(@"age is %d", person.age);
## };
## NSLog(@"11111111111" );
## return 0;
## }
image.png
上述代码的内存图
当程序结束局部运行的时候，person 变量销毁，但是block 和MIJPerson 还存在相互引用
- block辅助函数
上文提及到了block辅助copy与dispose处理函数，这里分析下这两个函数的内部实现。在捕获变量为__block修饰的基本类型，或者为对象时，block才会有这两个辅助函数。
block捕捉变量拷贝函数为_Block_object_assign。在调用复制block的函数_Block_copy_internal时，会根据block有无辅助函数来对捕捉变量拷贝函数_Block_object_assign进行调用。而在_Block_object_assign函数中，也会判断捕捉变量包装而成的对象(Block_byref结构体)是否有辅助函数，来进行调用。
__block修饰的基本类型的辅助函数
编写以下代码：
typedef void(^Block)();
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
__block int a;
Block block = ^ {
a;
};
}
转换成C++代码后：
typedef void(*Block)();
// __block int a
struct __Block_byref_a_0 {
void *__isa;
__Block_byref_a_0 *__forwarding;
int __flags;
int __size;
int a;
};
// block
struct __main_block_impl_0 {
struct __block_impl impl;
struct __main_block_desc_0* Desc;
__Block_byref_a_0 *a; // by ref
__main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, __Block_byref_a_0 *_a, int flags=0) : a(_a->__forwarding) {
impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
impl.Flags = flags;
impl.FuncPtr = fp;
Desc = desc;
}
};
// block函数体
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
__Block_byref_a_0 *a = __cself->a; // bound by ref
(a->__forwarding->a);
}
// 辅助copy函数
static void __main_block_copy_0(struct __main_block_impl_0*dst, struct __main_block_impl_0*src) {_Block_object_assign((void*)&dst->a, (void*)src->a, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);}
// 辅助dispose函数
static void __main_block_dispose_0(struct __main_block_impl_0*src) {_Block_object_dispose((void*)src->a, 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[]) {
/* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;
// 这里创建了，并将a的flags设置为0
__attribute__((__blocks__(byref))) __Block_byref_a_0 a = {(void*)0,(__Block_byref_a_0 *)&a, 0, sizeof(__Block_byref_a_0)};
;
Block block = (void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, (__Block_byref_a_0 *)&a, 570425344);
}
return 0;
}
从上面代码中，被__block修饰的a变量变为了__Block_byref_a_0类型，根据这个格式，从源码中查看得到相似的定义：
struct Block_byref {
void *isa;
struct Block_byref *forwarding;
int flags; /* refcount; */
int size;
void (*byref_keep)(struct Block_byref *dst, struct Block_byref *src);
void (*byref_destroy)(struct Block_byref *);
/* long shared[0]; */
};
// 做下对比
struct __Block_byref_a_0 {
void *__isa;
__Block_byref_a_0 *__forwarding;
int __flags;
int __size;
int a;
};
// flags/_flags类型
enum {
/* See function implementation for a more complete description of these fields and combinations */
// 是一个对象
BLOCK_FIELD_IS_OBJECT = 3, /* id, NSObject, __attribute__((NSObject)), block, ... */
// 是一个block
BLOCK_FIELD_IS_BLOCK = 7, /* a block variable */
// 被__block修饰的变量
BLOCK_FIELD_IS_BYREF = 8, /* the on stack structure holding the __block variable */
// 被__weak修饰的变量，只能被辅助copy函数使用
BLOCK_FIELD_IS_WEAK = 16, /* declared __weak, only used in byref copy helpers */
// block辅助函数调用（告诉内部实现不要进行retain或者copy）
BLOCK_BYREF_CALLER = 128 /* called from __block (byref) copy/dispose support routines. */
};
可以看出，__block将原来的基本类型包装成了对象。因为以上两个结构体的前4个成员的类型都是一样的，内存空间排列一致，所以可以进行以下操作：
// 转换成C++代码
static void __main_block_copy_0(struct __main_block_impl_0*dst, struct __main_block_impl_0*src) {_Block_object_assign((void*)&dst->a, (void*)src->a, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);}
// _Block_object_assign源码
void _Block_object_assign(void *destAddr, const void *object, const int flags) {
...
else if ((flags & BLOCK_FIELD_IS_BYREF) == BLOCK_FIELD_IS_BYREF) {
// copying a __block reference from the stack Block to the heap
// flags will indicate if it holds a __weak reference and needs a special isa
_Block_byref_assign_copy(destAddr, object, flags);
}
...
}
// _Block_byref_assign_copy源码
static void _Block_byref_assign_copy(void *dest, const void *arg, const int flags) {
// 这里因为前面4个成员的内存分布一样，所以直接转换后，使用Block_byref的成员变量名，能访问到__Block_byref_a_0的前面4个成员
struct Block_byref **destp = (struct Block_byref **)dest;
struct Block_byref *src = (struct Block_byref *)arg;
...
else if ((src->forwarding->flags & BLOCK_REFCOUNT_MASK) == 0) {
// 从main函数对__Block_byref_a_0的初始化，可以看到初始化时将flags赋值为0
// 这里表示第一次拷贝，会进行复制操作，并修改原来flags的值
// static int _Byref_flag_initial_value = BLOCK_NEEDS_FREE | 2;
// 可以看出，复制后，会并入BLOCK_NEEDS_FREE，后面的2是block的初始引用计数
...
copy->flags = src->flags | _Byref_flag_initial_value;
...
}
// 已经拷贝到堆了，只增加引用计数
else if ((src->forwarding->flags & BLOCK_NEEDS_FREE) == BLOCK_NEEDS_FREE) {
latching_incr_int(&src->forwarding->flags);
}
// 普通的赋值，里面最底层就*destptr = value;这句表达式
_Block_assign(src->forwarding, (void **)destp);
}
主要操作都在代码注释中了，总体来说，__block修饰的基本类型会被包装为对象，并且只在最初block拷贝时复制一次，后面的拷贝只会增加这个捕获变量的引用计数。
###### 对象的辅助函数
* 没有__block修饰
typedef void(^Block)();
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
NSObject *a = [[NSObject alloc] init];
Block block = ^ {
a;
};
}
return 0;
}
首先，在没有__block修饰时，对象编译转换的结果如下，删除了一些变化不大的代码：
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
NSObject *a = __cself->a; // bound by copy
a;
}
static void __main_block_copy_0(struct __main_block_impl_0*dst, struct __main_block_impl_0*src) {_Block_object_assign((void*)&dst->a, (void*)src->a, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);}
static void __main_block_dispose_0(struct __main_block_impl_0*src) {_Block_object_dispose((void*)src->a, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);}
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),
对象在没有__block修饰时，并没有产生__Block_byref_a_0结构体，只是将标志位修改为BLOCK_FIELD_IS_OBJECT。而在_Block_object_assign中对应的判断分支代码如下：
...
else if ((flags & BLOCK_FIELD_IS_OBJECT) == BLOCK_FIELD_IS_OBJECT) {
_Block_retain_object(object);
_Block_assign((void *)object, destAddr);
}
...
可以看到，block复制时，会retain捕捉对象，以增加其引用计数。
* 有__block修饰
typedef void(^Block)();
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
__block NSObject *a = [[NSObject alloc] init];
Block block = ^ {
a;
};
}
return 0;
}
在这种情况下，编译转换的部分结果如下：
struct __Block_byref_a_0 {
void *__isa;
__Block_byref_a_0 *__forwarding;
int __flags;
int __size;
void (*__Block_byref_id_object_copy)(void*, void*);
void (*__Block_byref_id_object_dispose)(void*);
NSObject *a;
};
int main(int argc, const char * argv[]) {
/* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;
attribute__((__blocks__(byref))) __Block_byref_a_0 a = {(void*)0,(__Block_byref_a_0 *)&a, 33554432, sizeof(__Block_byref_a_0), __Block_byref_id_object_copy_131, __Block_byref_id_object_dispose_131,....};
Block block = (void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, (__Block_byref_a_0 *)&a, 570425344);
}
// 以下的40表示__Block_byref_a_0对象a的位移（4个指针(32字节)＋2个int变量(8字节)＝40字节）
static void __Block_byref_id_object_copy_131(void *dst, void *src) {
_Block_object_assign((char*)dst + 40, *(void * *) ((char*)src + 40), 131);
}
static void __Block_byref_id_object_dispose_131(void *src) {
_Block_object_dispose(*(void * *) ((char*)src + 40), 131);
}
可以看到，对于对象，__Block_byref_a_0另外增加了两个辅助函数__Block_byref_id_object_copy、__Block_byref_id_object_dispose,以实现对对象内存的管理。其中两者的最后一个参数131表示BLOCK_BYREF_CALLER|BLOCK_FIELD_IS_OBJECT，BLOCK_BYREF_CALLER表示在内部实现中不对a对象进行retain或copy；以下为相关源码：
if ((flags & BLOCK_BYREF_CALLER) == BLOCK_BYREF_CALLER) {
...
else {
// do *not* retain or *copy* __block variables whatever they are
_Block_assign((void *)object, destAddr);
}
}
_Block_byref_assign_copy函数的以下代码会对上面的辅助函数（__Block_byref_id_object_copy_131）进行调用；570425344表示BLOCK_HAS_COPY_DISPOSE|BLOCK_HAS_DESCRIPTOR，所以会执行以下相关源码：
if (src->flags & BLOCK_HAS_COPY_DISPOSE) {
// Trust copy helper to copy everything of interest
// If more than one field shows up in a byref block this is wrong XXX
copy->byref_keep = src->byref_keep;
copy->byref_destroy = src->byref_destroy;
(*src->byref_keep)(copy, src);
}
ARC中block的工作
苹果说明
苹果文档提及，在ARC模式下，在栈间传递block时，不需要手动copy栈中的block，即可让block正常工作。主要原因是ARC对栈中的block自动执行了copy，将_NSConcreteStackBlock类型的block转换成了_NSConcreteMallocBlock的block。
block试验
下面对block做点实验：
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
int i = 10;
void (^block)() = ^{i;};
__weak void (^weakBlock)() = ^{i;};
void (^stackBlock)() = ^{};
// ARC情况下
// 创建时，都会在栈中
// <__NSStackBlock__: 0x7fff5fbff730>
NSLog(@"%@", ^{i;});
// 因为block为strong类型，且捕获了外部变量，所以赋值时，自动进行了copy
// <__NSMallocBlock__: 0x100206920>
NSLog(@"%@", block);
// 如果是weak类型的block，依然不会自动进行copy
// <__NSStackBlock__: 0x7fff5fbff728>
NSLog(@"%@", weakBlock);
// 如果block是strong类型，并且没有捕获外部变量，那么就会转换成__NSGlobalBlock__
// <__NSGlobalBlock__: 0x100001110>
NSLog(@"%@", stackBlock);
// 在非ARC情况下，产生以下输出
// <__NSStackBlock__: 0x7fff5fbff6d0>
// <__NSStackBlock__: 0x7fff5fbff730>
// <__NSStackBlock__: 0x7fff5fbff700>
// <__NSGlobalBlock__: 0x1000010d0>
}
return 0;
}
可以看出，ARC对类型为strong且捕获了外部变量的block进行了copy。并且当block类型为strong，但是创建时没有捕获外部变量，block最终会变成NSGlobalBlock类型（这里可能因为block中的代码没有捕获外部变量，所以不需要在栈中开辟变量，也就是说，在编译时，这个block的所有内容已经在代码段中生成了，所以就把block的类型转换为全局类型）
block作为参数传递
再来看下使用在栈中的block需要注意的情况：
NSMutableArray *arrayM;
void myBlock()
{
int a = 5;
Block block = ^ {
NSLog(@"%d", a);
};
[arrayM addObject:block];
NSLog(@"%@", block);
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
arrayM = @[].mutableCopy;
myBlock();
Block block = [arrayM firstObject];
// 非ARC这里崩溃
block();
}
// ARC情况下输出
// <__NSMallocBlock__: 0x100214480>
// 非ARC情况下输出
// <__NSStackBlock__: 0x7fff5fbff738>
// 崩溃，野指针错误
可以看到，ARC情况下因为自动执行了copy，所以返回类型为NSMallocBlock，在函数结束后依然可以访问；而非ARC情况下，需要我们手动调用[block copy]来将block拷贝到堆中，否则因为栈中的block生命周期和函数中的栈生命周期关联，当函数退出后，相应的堆被销毁，block也就不存在了。
如果把block的以下代码删除：
NSLog(@"%d", a);
那么block就会变成全局类型，在main中访问也不会出崩溃。
block作为返回值
在非ARC情况下，如果返回值是block，则一般这样操作：
return [[block copy] autorelease];
对于外部要使用的block，更趋向于把它拷贝到堆中，使其脱离栈生命周期的约束。
block属性
这里还有一点关于block类型的ARC属性。上文也说明了，ARC会自动帮strong类型且捕获外部变量的block进行copy，所以在定义block类型的属性时也可以使用strong，不一定使用copy。也就是以下代码：
/** 假如有栈block赋给以下两个属性 **/
// 这里因为ARC，当栈block中会捕获外部变量时，这个block会被copy进堆中
// 如果没有捕获外部变量，这个block会变为全局类型
// 不管怎么样，它都脱离了栈生命周期的约束
@property (strong, nonatomic) Block *strongBlock;
// 这里都会被copy进堆中
@property (copy, nonatomic) Block *copyBlock;
面试题
- block的原理是怎样的？本质是什么？
封装了函数调用以及调用环境的OC对象
-
__block的作用是什么？有什么使用注意点？
变量会被包装成一个block 对象，解决block 无法修改内部auto 变量的问题，需要注意内存管理，
__block说明符类似static、auto、register一样,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。 进而在block内部也可以修改外部变量的值。
__block可以用于解决block内部无法修改auto变量值的问题
__block不能修饰全局变量、静态变量（static）
编译器会将__block变量包装成一个对象
-
block的属性修饰词为什么是copy？使用block有哪些使用注意？
block一旦没有进行copy操作，就不会在堆上 使用注意：循环引用问题 block在，在ARC下，用strong 和copy 没有区别，在MRC 下有区别，copy 会拷贝到堆上，strong不会拷贝，引用计数会加1
-
修改NSMutableArray，需不需要添加__block？
不需要，当变量是一个指针的时候，block里只是复制了一份这个指针，两个指针指向同一个地址。所以，在block里面对指针指向内容做的修改，在block外面也一样生效。
Strong 修饰weakself 为了编译器编译，weakSelf 无法直接调用_age,
为了防止self 提前释放，