关于Block

几个关于block的问题

• block的内部实现，结构体是什么样的
• block是类吗，有哪些类型
• 一个int变量被 __block 修饰与否的区别？block的变量截获
• block在修改NSMutableArray，需不需要添加__block
• 怎么进行内存管理的
• block可以用strong修饰吗
• 解决循环引用时为什么要用__strong、__weak修饰
• block发生copy时机
• Block访问对象类型的auto变量时，在ARC和MRC下有什么区别

block、函数指针、闭包

• 和C语言的函数指针的定义对比

// Block
returnType (^blockName)(parameterTypes)

// 函数指针
returnType (*c_func)(parameterTypes)

例如输入和返回参数都是字符串：

(char *) (*c_func)(const char *);
(NSString *) (^block)(NSString *);

• 闭包

闭包是一个函数（或指向函数的指针），再加上该函数执行的外部的上下文变量（有时候也称作自由变量）。

block实际上就是Objcective-C对于闭包的实现

block的内部实现，数据结构是什么样的？

int age = 20;
void (^block)(void) =  ^{
     NSLog(@"age is %d",age);
 };
block();

通过clang编译成cpp文件
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m

• block结构

int age = 20;
// block的定义
void (*block)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, age));
// block的调用
((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block);

删除掉一些强制转换的代码

int age = 20;
void (*block)(void) = &__main_block_impl_0(
						__main_block_func_0, 
						&__main_block_desc_0_DATA, 
						age
						);
// block的调用
block->FuncPtr(block);

block本质就是一个结构体对象，结构体__main_block_imp_0结构如下

struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  int age;
    //构造函数(类似于OC中的init方法) _age是外面传入的
  __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int _age, int flags=0) : age(_age) {
    //isa指向_NSConcreteStackBlock 说明这个block就是_NSConcreteStackBlock类型的
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};

结构体中第一个变量是struct __block_impl impl

struct __block_impl {
      void *isa;
      int Flags;
      int Reserved;
      void *FuncPtr;
};       

结构体中第二个变量是__main_block_desc_0;

static struct __main_block_desc_0 {
  size_t reserved;
  size_t Block_size; // 结构体__main_block_impl_0 占用的内存大小
}

block数据类型

block中有isa指针，block是一个OC对象

void (^block)(void) =  ^{
      NSLog(@"123");
};

NSLog(@"block.class = %@",[block class]);
NSLog(@"block.class.superclass = %@",[[block class] superclass]);
NSLog(@"block.class.superclass.superclass = %@",[[[block class] superclass] superclass]);
NSLog(@"block.class.superclass.superclass.superclass = %@",[[[[block class] superclass] superclass] superclass]);

输出结果

iOS-block[18429:234959] block.class = __NSGlobalBlock__
iOS-block[18429:234959] block.class.superclass = __NSGlobalBlock
iOS-block[18429:234959] block.class.superclass.superclass = NSBlock
iOS-block[18429:234959] block.class.superclass.superclass.superclass = NSObject

继承关系可以表示为__NSGlobalBlock__ : __NSGlobalBlock : NSBlock : NSObject

小结

1. isa：由此可知，block也是一个对象类型，具体类型包括_NSConcreteGlobalBlock、_NSConcreteStackBlock、_NSConcreteMallocBlock
2. block在Clang编译器前端得到实现，可以生成C中间代码。
3. 实际上block就是指向结构体的指针
4. block本质上也是一个OC对象，它内部也有isa指针，block是封装了函数调用以及函数调用环境的OC对象

一个int变量被 __block 修饰与否的区别？block的变量截获？

没有被__block修饰的int，block体中对这个变量的引用是值拷贝
通过__block修饰的int，block体中对这个变量的引用是指针拷贝

变量捕获

auto修饰的局部变量，离开作用域就销毁了，指针传递的话，可能导致访问的时候，该变量已经销毁了，程序就会出问题，而全局变量本来就是在哪里都可以访问的，所以无需捕获。

block怎么进行内存管理的？

block按照内存分布，分三种类型：全局内存中的block、栈内存中的block、堆内存中的block。

block的3种类型

可以通过调用class方法或者isa指针查看具体类型，最终都是继承自NSBlock类型

在MRC和ARC下block的分布情况

• MRC下：

当block内部引用全局变量或者不引用任何外部变量时，该block是在全局内存中的。

当block内部引用了外部的非全局变量的时候，该block是在栈内存中的。

当栈中的block进行copy操作时，会将block拷贝到堆内存中。

通过__block修饰的变量，不会对其应用计数+1，不会造成循环引用。

• ARC下：

当block内部引用全局变量或者不引用任何外部变量时，该block是在全局内存中的。

当block内部引用了外部的非全局变量的时候，该block是在堆内存中的。

也就是说，ARC下只存在全局block和堆block。

通过__block修饰的变量，在block内部依然会对其引用计数+1，可能会造成循环引用。

通过__weak修饰的变量，在block内部不会对其引用计数+1，不会造成循环引用。

block可以用strong修饰吗？

在MRC环境中，是不可以的，strong修饰符会对修饰的变量进行retain操作，这样并不会将栈中的block拷贝到堆内存中，而执行的block是在堆内存中，所以用strong修饰的block会导致在执行的时候因为错误的内存地址，导致闪退。

在ARC环境中，是可以的，因为在ARC环境中的block只能在堆内存或全局内存中，因此不涉及到从栈拷贝到堆中的操作。

解决循环引用时为什么要用__strong、__weak修饰？

__weak修饰的变量，不会出现引用计数+1，也就不会造成block强持有外部变量，这样也就不会出现循环引用的问题了。

但是，我们的block内部执行的代码中，有可能是一个异步操作，或者延迟操作，此时引用的外部变量可能会变成nil，导致意想不到的问题，而我们在block内部通过__strong修饰这个变量时，block会在执行过程中强持有这个变量，此时这个变量也就不会出现nil的情况，当block执行完成后，这个变量也就会随之释放了（自动变量，作用域只在block里）。

block内部的strongSelf仅仅是个局部变量，存在栈中，会在block执行结束之后回收，不会再造成循环引用，并且会使页面返回上一级
时，不执行dealloc方法，直到block执行完，控制器执行dealloc方法，内存释放！

block发生copy时机？

一般情况在ARC环境中，编译器将创建在栈中的block会自动拷贝到堆内存中，而block作为方法或函数的参数传递时，编译器不会做copy操作。如下情况，编译器会自动copy

1. block作为方法或函数的返回值时，编译器会自动完成copy操作。
2. 当block赋值给通过strong或copy修饰的id或block类型的成员变量时。
3. 当 block 作为参数被传入方法名带有 usingBlock 的 Cocoa Framework 方法或 GCD 的 API 时。

Block访问对象类型的auto变量时，在ARC和MRC下有什么区别?

首先我们知道，在ARC下，栈区创建的block会自动copy到堆区；而MRC下，就不会自动拷贝了，需要我们手动调用copy函数。

我们再说说block的copy操作，当block从栈区copy到堆区的过程中，也会对block内部访问的外部变量进行处理，它会调用Block_object_assign函数对变量进行处理，根据外部变量是strong还会weak对block内部捕获的变量进行引用计数+1或-1，从而达到强引用或弱引用的作用。

因此

在ARC下，由于block被自动copy到了堆区，从而对外部的对象进行强引用，如果这个对象同样强引用这个block，就会形成循环引用。

在MRC下，由于访问的外部变量是auto修饰的，所以这个block属于栈区的，如果不对block手动进行copy操作，在运行完block的定义代码段后，block就会被释放，而由于没有进行copy操作，所以这个变量也不会经过Block_object_assign处理，也就不会对变量强引用。

简单说就是：

ARC下会对这个对象强引用，MRC下不会

参考

1. 深入理解iOS的block
2. 一道Block面试题的深入挖掘