Block笔记

函数或函数指针+外部上下文变量 = 闭包，block其实是OC对闭包的实现，配合dispatch_queue实现简单的多线程异步。Dispatch_block_t是GCD提供的无参无返回值的Block语法糖。

block的数据结构

struct __block_impl

isa指针：实现对象相关功能，执行时指向&_Stack/Malloc/Global三种类型的地址

flags：附加信息，block copy时会使用（BLOCK_HAS_COPY_DISPOSE、BLOCK_IS_GLOBAL等）invoke：函数指针，指向block实现的函数调用地址

descriptor：附加描述信息（Block_descriptor，包括size、copy和dispose的函数指针，signature函数签名等）

/* variables：block捕获过来的变量（把变量或变量的地址复制到了结构体中） */

实现流程：调用_impl_0构造函数初始化block结构体，赋值回blockTest变量，blockTest->FuncPtr()即执行函数。

/* 具体实现过于复杂的标记 */^{ blockContent } ();clang -rewrite-obj block.c文件，改写观察c语言实现：__block_impl，block结构体指针_impl_0，结构体最终实现，block的入口（__block_impl，Desc两个变量 和 impl_0的构造函数赋值isa、Flags、FuncPtr、Desc）

注：{ impl.isa = &_NSConcreteStackBlock; // 被强引用时应赋值Global类型 }

_desc_0{ reserved; Block_size; } // block描述，当外部有__block变量需要被捕获时，desc中会增加copy和dispose函数指针修改捕获变量的引用计数

_func_0{ 函数实现 } // block指向的函数实现

Block的三种类型

Block有isa指针，所以也有对象的相关功能，有三种类型，_NSConcrete开头（ARC下只有两种）

Global：全局静态block，处于data段，不访问任何外部变量，通过指针安全访问

Stack：保存在栈中，函数返回时（block变量作用域结束）被销毁，__block变量也会废弃，所以提供copy功能拷贝到堆，即引入Malloc类型（ARC下自动拷贝到堆，所以会被Malloc取代）

Malloc：保存在堆中，引用计数为0时销毁；Block被copy时会复制到堆中，并经过很多步才赋值为malloc。

注：写在全局作用域时，不获取任何外部变量时，才是Global类型，否则ARC下自动copy变成Malloc类型，放在堆区。

Block的copy   

https://www.jianshu.com/p/eff7130620a9https://www.jianshu.com/p/bf3798fe3f49Block

会被Copy到堆上的4种情况1、手动[copy]；2、block是函数返回值；3、被强引用（赋值给__strong或id类型）；4、含有usingBlock方法的系统API，所以大多情况下都会是Malloc类型。

作为变量：刚声明时在栈上（如果获取了外部变量），赋值给非weak的变量（被强引用）即copy到堆上。

作为属性：strong/copy修饰的属性（被强引用）会被copy，weak和assign不会。

函数中：作为参不会被copy，作为返回值会被copy(因为被retain)。

自动copy：ARC下，Block先创建在栈上，如果获取了外部变量，会通过objc_retainBlock把block拷贝到堆上，并通过objc_autoreleaseReturnValue把堆上的block放入自动释放池。

注：stack到malloc是深拷贝，malloc到malloc是浅拷贝。

变量的捕获

https://www.jianshu.com/p/90dfdd73f431

基础过程：impl_0结构体中会增加一个同名变量，并在构造函数中以：param(_param)用_param初始化捕获到的成员变量到结构体中保存起来。在最终函数执行的代码func_0中，通过__cself->intValue取出变量。

捕获方式：是值的copy，复制到数据结构中，只能访问，无法修改。

注：上述基础的捕获 局部变量的过程是不能在block内部更改变量的值的，但有三种可以：全局变量extern，静态变量static，全局静态变量extern static。原因：全局变量作用域大，block访问和普通函数访问没有区别；静态变量是指针传递（而非值传递）。

__block（和静态变量一样，指针传递）

原理：被__block修饰符修饰的变量会实现一个__Block_byref_param_0结构体，封装外部变量，保存了变量的引用；还会增加_copy_0和_dispose_0两个方法维护引用计数；所以可以更改外部变量的值。注1：__block会在实现中加一个__Block_byref_i_0结构体指针存捕获的变量的引用，所以会更改外部的值，并且，它会在desc中增加copy和dispose函数来修改引用计数。

注2：__Block_byref_intValue_0结构体储存了外部变量，内部有个__forwarding指针指向自己，copy时会把这个指针指向堆上。

__forwarding：指向捕获变量自身的指针，block拷贝到堆时会指向堆区的捕获变量结构体，用于解决局部变量超出作用范围时block也能访问的问题，而这也是block需要copy到堆上的意义。

block中对象变量的内存管理

https://www.jianshu.com/p/f222dc15b0e4

__block

当捕获的变量obj从栈上拷贝到堆上时，assign被调用，block持有obj；当obj引用计数为0被释放时，dispose被调用，block对obj的引用也消失。所以__block捕获的变量可以对其进行适当的内存管理。

__weak

变量的作用域结束后，内存被释放，block捕获到的变量指向nil，即不会强引用原对象（用于打破和self的循环引用）

注：id array = [[NSArray alloc] init]; blk = [^(id obj) { // blockContent } copy];  // 因为函数结束时，捕获的变量作用域结束，block会被直接销毁，所以要手动copy。

循环引用

原因：block会拷贝对象变量的指针引用计数+1，self被捕获后被强引用，此时如果self也持有block那就会导致循环引用。

解决：外部声明一个self的弱引用weakSelf，block不持有self，打破循环引用。注：__block修饰后，在block内 = nil，也可以释放对变量的强引用打破循环引用，但如果block不调用就内存泄漏了。

与delegate的对比

1、block是让代码块以闭包（一个函数+其执行的外部上下文变量）的形式传递内容，实在是太轻量级了，适用于大多数异步和简单的回调。

2、当有多个方法回调时应当选用delegate会更清晰，如UITableView的delegate代理方法。

3、block会涉及到栈区到 堆区的拷贝等操作，delegate只是定义了一个方法列表，在遵守了协议的对象的objc_protocol_list中添加了一个节点，运行时向对象发送消息即可。所以block在时间空间消耗都大于delegate，性能消耗较大。

4、代理更加面向过程，block更加面向结果。

Block和函数指针的区别

函数指针仅仅是一个地址，不具备函数原型信息，没有类型限制，比如一个指向变量的指针同样可以指向一个函数，但是 block 作为函数对象，是有部分函数信息的，类型限制更明确。

block 方式便于实现真正的 “函数式” 编程，让函数成为基本的运算元，往更远的方向说，真正的函数式语言可以去掉寄存器(请参考冯诺依曼机器基本架构)，提高程序的执行效率，近段时间的语言都支持 lambda 语法，包括JS、 C++ 、 Python 、 Ruby等，可见各个编程语言为改进冯诺依曼架构做出的努力和准备。

提高程序的健壮性， 定义函数的代码会位于程序的代码段，如果函数内部出现内存溢出，就会直接导致 crash，因为代码段是不可写的；block 作为函数对象在运行时生成，位于栈内，即使出现内存溢出，一般也不会直接导致 crash。

相关问答

请描述一下Block的底层结构

_block_impl结构体即Block的实现，包括isa，funcPtr，flag，reserved，descriptor，捕获的变量。

Block的三种类型，何时从栈copy到堆

不捕获变量时：_NSConcreteGlobalBlock；刚创建且捕获了变量时在栈上：stack；被强引用或作为函数返回值时，copy到堆：malloc，以便栈上的作用域结束后扔能访问到Block。所以一般用copy修饰，语义明确。

Block变量的捕获，__weak和__block

Block会捕获外部变量时有三种情况：auto——基础数据值拷贝，指针类型指针拷贝，会在数据结构中增加一个同名变量保存；__block——获取地址强持有变量，引用计数+1，封装成一个结构体byref，并增加assign和dispose函数维护引用计数；__weak——通过一个弱引用指针捕获对象，不强持有，一般用于打破block捕获变量造成的循环引用。__weak id weakObj;

forward指针的作用

block从栈上拷贝到堆上时，byref结构体中指向自身的forward指针会指向堆上的变量结构体对象。保证无论在栈上还是堆上都能通过byref->forward->obj访问到捕获的变量。