Block探究

block的原理是怎样？本质是什么?

block本质上也是一个OC对象，block是封装了函数调用与及调用环境的OC对象,源码实例图：

源码实例图

另外block布局底层结构图如下

布局图

block的变量捕捉(capture)

为了保证block能够正常访问外部的变量，block有个变量捕捉机制

捕捉机制图

auto 变量捕捉

auto变量捕捉图1

另外auto变量的捕捉是值传递，这个和static和全局变量都是不一样的，可以通过clang的源码查看auto和static的区别：

auto static 测试图 源码展现图

可以看到static是指针传递，而auto是值传递，有这样的差异是因为在执行函数之后age就变成了垃圾数据，所以执行block的时候，不可能去访问age的内存，但是static 的内存是一直贯穿整个运行的生命周期的？

全局变量，static全局变量，staitc局部变量

static 全局 局部 源码图

可以看到全局变量并没有捕获到block里面，但是局部的static会，因为局部变量只能在局部中访问，并且是跨域访问，所以为了能访问正确，一定需要捕捉进去，因为全局变量直接在data区域，是可以直接访问的，不需要捕获进去，循环引用也是因为基于这种捕捉情况下产生的，例如

- (void)test{

    void (^block)(void) = ^{

        NSLog(@"-----%p",self);

    }

}

因为OC的机制，test方法会自动携带(id self,SEL _cmd)两个默认参数，所以可以当做是局部变量捕捉进去，当出现block引用self，self又引用block的时候就会导致循环引用了，上面的例子，目前这样看来当然是不会的，这个只是说明是导致循环引用的一个原理而已

对象类型的auto变量捕捉

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)作出相应的操作，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)

调用时机图

_Block_object_assign((void *)&dst->a,(void *)src->a,3/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*)

_Block_object_dispose((void *))src->a ,3/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);

对象类型的__block变量

_Block_object_assign((void *)&dst->p,(void *)src->p,8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);

_Block_object_dispose((void *)&src-p,8/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);

对象的auto和__block

当__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)作出相应的操作，形成强引用(retain)或者弱引用(注意：这里仅仅限于ARC时会retain，MRC时不会retain),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的类型

block有3中类型，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NSBlock类型

__NSGlobalBlock__(_NSConcreteGlobalBlock)

__NSStackBlock__(_NSConcreteStackBlock)

__NSMallocBlock__(_NSConcreteMallocBlock)

block的类型图1 block的类型图2

证明：

block style类型证明图

从图中我们可以看到这和上面的图片描述不一样，原因是什么呢？在解释这个问题之前，我们在看看这个例子：

stackblock图

从上面的图是不是可以悟出什么东西来呀，上面arc的情况下能正常打印结果，说明了arc帮我们额外做了一些操作，例如copy block从栈到堆，打印[block copy] 的值和block的地址值是一样就说明了这一点，另外从clang出来的全部都是satckblock类型的，说明llvm编译器在运行时帮我们做了一些转换类型的操作

mrc 模拟 arc

block中的copy

ARC环境下，编译器会根据情况自动将栈上的block复制到堆上，比如以下情况：

1.block作为函数返回值时

SLBlock myblock(){

    int age = 10;

    return ^{

        NSLog(@"------%d",age);

    }

}

终端打印结果图：

block作为返回值

注意:如果没有age1变量的话，因为没有访问auto变量，会当做全局变量处理，打印出来是global类型

2.将block赋值给__strong指针时

int main(int argc,const char* argv[]) {

    @autoreleasepool {

        int age =10;

        SLBlock block = ^{//默认是strong指针引用

            NSLog(@"---------%d", age);

        };

        NSLog(@"%@", [block class]);

 }

    NSLog(@"%@", [block class]);

}

如果将上述的代码更改成

int age = 10

NSLog(@"%@",[^{NSLog(@"----------%d",age);} class]);

这个时候这个打印应该是stack，因为没有strong指针引用

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

MRC下block属性的建议写法

@property (copy, nonatomic) void(^block)(void);

ARC下block属性的建议写法

@property (strong, nonatomic) void(^block)(void);

@property (copy, nonatomic) void(^block)(void);

__blcok 修饰符

__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 声明变量图 auto 声明变量图

__block 的内存管理

当block在栈上，并不会对__block变量产生强引用，当block被copy到堆上时，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)，如下图所示：

block copy 到堆中强引用图

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),如下图所示：

block dispose图

从clang出来的源码中，我们可以发现里面__block修饰的会有一个__forwarding指针，这个指针是干嘛用的呢？然而这里__forwarding指针真的永远指向自己么？我们来做一个实验

MRC 

可以看到MRC环境下，var->forwarding->var(age的指针)是相同的，说明栈中的block并没有拷贝到堆中，并且此时的forwarding指向的就是自己栈上block的内存地址，再看一下这个情形：

MRC ARC

可以看到MRC下block使用copy，和ARC下直接定义是一样的情况，说明ARC下，自动帮我们将strong 引用的block拷贝到了堆中，这个时候，可以发现两个age的地址值并不一样，由此可以说明_forwarding 指针指向的不是同一个并且由打印结果age的值可以看到，block里面age的值和block外age的值是一样，都是30，所以在使用__block之后，在栈中访问age的时候，val->forwarding->val 访问的也是堆中的age值，在堆中访问age的时候，val->forwarding->val 访问的是堆中的age值，那这个说明了forwarding是为了让我们更好的管理内存的，不论现在block是出于栈中还是堆中，都不会影响到寻找到的相关信息，当block是在栈中，__forwarding指向的就是栈本身的地址，当block copy到堆中的时候，__forwarding指针指向的就是堆本身的地址，如下图所示：

__forwarding指针

上面中有没有人存在一个这样的问题，就是age的地址值，到底是__Block_byref_age_0 *age 的地址值，还是__Block_byref_age_0 *age 里面的变量age的地址值呢？我们来证明一下：

实例图 证明图

__weak问题

在使用clang转换OC为C++代码时，可能会遇到以下问题

cannot create __weak reference in file using manual reference

解决方案：支持ARC，指定运行时系统版本，比如：

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc -fobjc-arc -fobjc-runtime=ios-8.0.0 main.m -o main.cpp

循环引用

例子1：

测试例子 打印结果

可以看到在打印之前，person因为出了作用域，应该被销毁才对的，但是这里斌没有执行dealloc操作，说明person没有被释放，内存泄漏了，我们来分析一下内存分布图：

例子1内存分布图

可以看到运行到大括号外面的时候，箭头1销毁，但是这个时候2，3还是相互引用，导致不能释放，所以出现了循环引用，这个时候应该怎么解决呢？直接让其中一根线是弱引用就可以了，3弱引用也可以，2弱引用也可以，因为这里block是person的一个属性，所以想person销毁的时候，block就销毁，那么我这里就是让block里面的引用弄成弱引用就可以了，例如下图所示：

弱引用

相应的代码更改成为：

代码改造图 打印结果图

大括号结束后，引用1销毁，person没有强引用指向，person销毁，person销毁之后，因为3是若引用，所以block销毁，内存循环应用解除，这里除了用__weak 之外，使用__unsafe__unretained也不会产生强引用，但是不安全，指向的对象销毁之后，指针存储的地址不变，再次访问的时候会导致野指针，__weak会赋值成nil，安全；当然通过__block 也可以，具体可以看下面的补充要点；

补充要点

1.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，需要注意循环引用问题,例如下图展示：

循环引用图

使用ARC解决循环引用

arc 解决循环引用

使用MRC解决循环引用

MRC解决循环引用

MRC情况下，如果不加__unsafe_unretained ,或者__block 修饰的话，如果block使用了copy拷贝到堆上的时候，因为声明的变量是强引用，在内部会对变量使用retain一次，这样最后就会导致强引用了，也就是会循环引用

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