1. block定义

用Apple文档的话来说，A block is an anonymous inline collection of code, and sometimes also called a "closure".
关于闭包，我觉得阮一峰的一句话解释简洁明了：闭包就是能够读取其它函数内部变量的函数。
这个解释用到block来也很恰当：一个函数里定义了个block，这个block可以访问该函数的内部变量

2. Block数据结构

struct Block_descriptor_1 {
    uintptr_t reserved;
    uintptr_t size;
};

struct Block_layout {
    void *isa;
    volatile int32_t flags; // contains ref count
    int32_t reserved;
    void (*invoke)(void *, ...);
    struct Block_descriptor_1 *descriptor;
    // imported variables
};

blockStruct.png

在objc中，根据对象的定义，凡是首地址是*isa的结构体指针，都可以认为是对象(id)。这样在objc中，block实际上就算是对象。

其结构体成员如下：

isa，指向所属类的指针，也就是block的类型
flags，标志变量，在实现block的内部操作时会用到
Reserved，保留变量
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)。

 重点理解以下话：
编译器会根据block捕获的变量，生成具体的结构体定义。block内部的代码将会提取出来，成为一个单独的C函数。创建block时，实际就是在方法中声明一个struct，根据捕获到的变量生成相应的成员变量，并且用捕获到变量的值初始化该struct的成员。而执行block时，就是调用那个单独的C函数，并把该struct指针做为函数参数传递过去。

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        int a = 0;
          void(^block)(void) = ^{
              int b = a;
              };

                block();
                a ++;

                return 0;
              }
}

clang (clang -rewrite-objc main.m)之后

blockclang.png

自动变量val虽然被捕获进来了，但是是用 __cself->val来访问的。Block仅仅捕获了val的值，并没有捕获val的内存地址。所以在__main_block_func_0这个函数中即使我们重写这个自动变量val的值，依旧没法去改变Block外面自动变量val的值。

3. Block 类型

block中的isa指向的是该block的Class。在block runtime中，定义了6种类：

    _NSConcreteStackBlock     栈上创建的block

    _NSConcreteMallocBlock    堆上创建的block

    _NSConcreteGlobalBlock   作为全局变量的block

    _NSConcreteWeakBlockVariable

    _NSConcreteAutoBlock

    _NSConcreteFinalizingBlock

其中我们能接触到的主要是前3种，后三种用于GC不再讨论

4. __block类型的变量

默认block捕获到的变量，都是赋值给block的结构体的，相当于const不可改。为了让block能访问并修改外部变量，需要加上__block修饰词。
加了个__block，被捕获的变量会生成了一个struct（struct __Block_byref）。这个struct的首地址同样为*isa。

举个例子：
原代码：

14719DF5-2C1E-4178-B222-0C9D2C65033E.png

用clang编译结果

71A1BB78-95EF-431D-B7CD-E5E131F2D65D.png

从上面编译结果可以看出，__block修饰的局部变量a,被生成一个·__Block_byref_a_0结构体，并且拷贝一份到堆上，关系图如下：

1194012-5f5f486bab68191f.jpg

之后对a操作都是对堆中a值操作，如 (a.__forwarding->a) ++ ，在block 打印a的值，也是(a.__forwarding->a)从而达到了改变a值的目的。

5. 结束语

Block不允许修改外部变量的值，这里所说的外部变量的值，指的是栈中指针的内存地址，全局变量，全局静态变量以及静态变量之所以能修改，是因为这些变量都不是在栈上。__block 所起到的作用就是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。