iOS block原理详解

1. block本质

• block底层就是一个struct __main_block_impl_0类型的结构体，这个结构体中包含一个isa指针，本质上是一个OC对象
• block是封装了函数调用以及函数调用环境的OC对象

1. block底层结构
   block底层结构就是__main_block_impl_0结构体，内部包含了impl结构体和Desc结构体以及外部需要访问的变量，block将需要执行的代码放到一个函数里，impl内部的FuncPtr指向这个函数的地址，通过地址调用这个函数，就可以执行block里面的代码了。Desc用来描述block，内部的reserved作保留，Block_size描述block占用内存

   

2. block的变量捕获
   局部变量block访问方式是值传递，auto自动变量可能会销毁，内存可能会消失，不采用指针访问；
   局部静态变量block访问方式是指针传递，static变量一直保存在内存中，指针访问即可;
   全局变量、静态全局变量block不需要对变量捕获，直接取值

   

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// block的变量捕获代码解析如下
auto int age = 10;
static int height = 10;    
void (^block)(void) = ^{
    NSLog(@"age is %d,height is %d",age,height);
};        
age = 20;
height = 20;        
block();
-------------------------------------------------
output: age is 10,height is 20

struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  int age; // 值传递
  int *height; // 指针传递
}

1. block的类型

block类型 环境 存储域 copy操作后 __NSGlobalBlock__ 没有访问auto变量 数据区 什么也不做，类型不改变 __NSStackBlock__ 访问了auto变量 栈区 从栈复制到堆，类型改变为__NSMallocBlock__ __NSMallocBlock__ __NSStackBlock__调用了copy 堆区 引用计数+1，类型不改变

在ARC下Block访问auto变量时系统默认帮我们进行了copy操作，NSGlobalBlock访问了auto变量时会变成NSStackBlock，当NSStackBlock进行copy操作后会变成NSMallocBlock

• 在ARC环境下，编译器会根据以下几种情况自动将栈上的block复制到堆上:
  1、block作为函数返回值时，比如使用=
  2、将block赋值给__strong指针时
  3、block作为Cocoa API中方法名含有usingBlock的方法参数时
  4、block作为GCD API的方法参数时

1. 对象类型的auto变量

• 当block内部访问了对象类型的auto变量时:
  如果block在栈空间，不论是ARC还是MRC环境，不管外部变量是强引用还是弱引用，block都会弱引用访问对象
  如果block在堆空间，如果外部强引用，block内部也是强引用；如果外部弱引用，block内部也是弱引用
• 栈block：
  a) 如果block是在栈上，将不会对auto变量产生强引用
  b) 栈上的block随时会被销毁，也没必要去强引用其他对象
• 堆block：
• *1、如果block被拷贝到堆上**
  a) 会调用block内部的copy函数
  b) copy函数内部会调用_Block_object_assign函数
  c) _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，形成强引用或者弱引用
• *2、如果block从堆上移除**
  a) 会调用block内部的dispose函数
  b) dispose函数内部会调用_Block_object_dispose函数
  c) _Block_object_dispose函数会自动释放引用的auto变量(release，引用计数-1，若为0，则销毁)

1. __block

• __block修饰符作用：
  __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
• __block修饰符原理：
  编译器会将__block变量包装成一个结构体__Block_byref_age_0，结构体内部*__forwarding是指向自身的指针，内部还存储着外部auto变量的值
  __block的forwarding指针如下图：
  

栈上，__block结构体中的__forwarding指针指向自己，一旦复制到堆上，栈上的__block结构体中的__forwarding指针会指向堆上的__block结构体，堆上__block结构体中的__forwarding还是指向自己。假设age是栈上的变量，age->__forwarding会拿到堆上的__block结构体，age->__forwarding->age会把20赋值到堆上，不论是栈上还是堆上的__block结构体，都能保证20赋值到堆的结构体里

1. 思考题：block修改NSMutableString、NSMutableArray、NSMutableDictionary，需不需要添加__block
   题目如下：以下代码是否可以正确执行

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   int main(int argc, const char * argv[]) {
       @autoreleasepool {
           NSMutableArray *array = [NSMutableArray array];
           void (^block)(void) = ^{
               [array addObject: @"5"];
               [array addObject: @"5"];
               NSLog(@"%@",array);
           };
           block();
       }
       return 0;
   }
   

   分析：可以正确执行，因为在block块中仅仅是使用了array的内存地址，往内存地址中添加内容，并没有修改arry的内存地址，因此array不需要使用__block修饰也可以正确编译。当仅仅是使用局部变量的内存地址，而不是修改的时候，尽量不要添加__block，通过上述分析我们知道一旦添加了__block修饰符，系统会自动创建相应的结构体，占用不必要的内存空间