面试题
1.block的原理是怎样的？本质是什么？
2.__block的作用是什么？有什么使用注意点？
3.block的属性修饰词为什么是copy？使用block有哪些使用注意？
4.block在修改NSMutableArray时，需要添加__block吗？
首先对block有一个基本的认识：block本质上也是一个OC对象，它内部也有一个isa指针，block是封装了函数调用以及函数调用环境的OC对象。
探寻block的本质
首先写一个简单的block
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
int age = 10;
void(^block)(int ,int) = ^(int a, int b){
NSLog(@"this is block,a = %d,b = %d",a,b);
NSLog(@"this is block,age = %d",age);
};
block(3,5);
}
return 0;
}
使用命令行将代码转化为c++查看其内部结构，与OC代码进行比较：xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m
c++与oc代码对比
上图中将c++中block的声明和定义分别与OC代码中相对应显示。将c++中block的声明和调用分别取出来查看其内部实现。
定义block变量
// 定义block变量代码
void(*block)(int ,int) = ((void (*)(int, int))&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, age));
上述定义代码中，可以发现，block定义中调用了__main_block_impl_0函数，并且将__main_block_impl_0函数的地址赋值给了block。我们来看一下__main_block_impl_0函数内部结构。
__main_block_impl_0结构体
__main_block_impl_0结构体
__main_block_impl_0结构体内有一个同名构造函数__mian_block_impl_0，构造函数中对一些变量进行了赋值，最终会返回一个结构体。
那么也就是说最终将一个__main_block_impl_0结构体的地址赋值给了block变量。
__main_block_impl_0结构体内可以发现__main_block_impl_0构造函数中传入了4个参数：(void)__main_block_func_0、&_main_block_desc_0_DATA、age、flags。其中flags有默认值，也就是说flags参数在调用的时候可以省略不传。而最后的age(_age)则表示传入的_age参数会自动复制给age成员，相当于age = _age。
接下来着重看一下前面3个参数分别代表什么。
(void *)__main_block_func_0
__main_block_func_0
在__main_block_func_0函数中首先取出block中age的值，紧接着可以看到2个熟悉的NSLog，可以发现这两段代码恰恰是我们在block块中写下的代码。
那么__main_block_func_0函数中其实存储着我们block中写下的代码。而__main_block_impl_0函数中传入的是(void *)__main_block_func_0，也就说将我们写在block块中的代码封装成__main_block_func_0函数，并将__main_block_func_0函数的地址传入了__main_block_impl_0的构造函数中保存在结构体内。
&__main_block_desc_0_DATA
&__main_block_desc_0_DATA
我们可以看到__main_block_desc_0中存储着2个参数，reserved和Block_size，并且reserved赋值为0而Block_size则存储着__main_block_impl_0的占用空间大小。最终将__main_block_desc_0结构体的地址传入__main_block_func_0中赋值给Desc。
age
age也就是我们定义的局部变量。因为在block块中使用到age局部变量，所以在block声明的时候这里才会将age作为参数传入，也就是说block会捕获age，如果没有在block中使用age，这里将只会传入(void *)__main_block_func_0，&__main_block_desc_0_DATA两个参数。
这里可以根据源码思考一下为什么当我们定义block之后修改局部变量age的值，在block调用的时候无法生效。
int age = 10;
void(^block)(int ,int) = ^(int a, int b){
NSLog(@"this is block,a = %d,b = %d",a,b);
NSLog(@"this is block,age = %d",age);
};
age = 20;
block(3,5);
// log: this is block,a = 3,b = 5
// this is block,age = 10
因为block在定义之后已经将age的值传入存储在__main_block_imp_0结构体中并在调用的时候将age从block中取出来使用，因此在block定义之后对局部变量进行改变是无法被block捕获的。
此时回过头来查看__main_block_impl_0结构体
__main_block_impl_0结构体
首先我们看一下__block_impl第一个变量就是__block_impl结构体。来到__block_impl结构体内部。
__block_impl结构体内部
我们可以发现__block_impl结构体内部就有一个isa指针，因此可以证明block本质上就是一个OC对象。而在构造函数中将传入的值分别存储在__main_block_impl_0结构体实例中，最终将结构体的地址赋值给block。
通过上面对__main_block_impl_0结构体构造函数3个参数的分析我们可以得出结论：
1.__block_impl结构体中isa指针存储着&_NSConcreteStackBlock地址，可以暂时理解为其类对象地址，block就是_NSConcreteStackBlock类型的。
2.block代码块中的代码被封装成__main_block_func_0函数，FuncPtr则存储着__main_block_func_0函数的地址。
3.Desc指向__main_block_desc_0结构体对象，其中存储__main_block_impl_0结构体所占用的内存。
调用block执行内部代码
// 执行block内部的代码
((void (*)(__block_impl *, int, int))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block, 3, 5);
通过上述代码可以发现调用block是通过block找到FuncPtr直接调用，通过上面分析我们知道block指向的是__main_block_impl_0类型结构体，但是我们发现__main_block_impl_0结构体中并不直接就可以找到FuncPtr，而FuncPtr是存储在_block_impl中的，为什么block可以直接调用_block_impl中的FuncPtr呢？
重新查看上述源代码可以发现，(_block_impl *)block将block强制转化为_block_impl类型的，因为_block_impl是_main_block_impl_0结构体的第一个成员，相当于将_block_impl结构体的成员直接拿出来放在_main_block_impl_0中，那么也就说明_block_impl的内存地址就是_main_block_impl_0结构体的内存地址开头。所以可以转化成功，并找到FuncPtr成员。
上面我们知道，FuncPtr中存储着通过代码块封装的函数地址，那么调用此函数，也就是会执行代码块中的代码。并且回头查看__mian_block_func_0函数，可以发现第一个参数就是__main_block_impl_0类型的指针。也就是说将block传入__main_block_func_0函数中，便于从中取出block捕获的值。
如何验证block的本质确实是__mian_block_impl_0结构体类型
通过代码证明一下上述内容：
同样使用之前的方法，我们按照上面分析的block内部结构自定义结构体，并将block内部的结构体强制转化为自定义的结构体，转化成功说明底层结构体确实如我们之前分析的一样。
struct __main_block_desc_0 {
size_t reserved;
size_t Block_size;
};
struct __block_impl {
void *isa;
int Flags;
int Reserved;
void *FuncPtr;
};
// 模仿系统__main_block_impl_0结构体
struct __main_block_impl_0 {
struct __block_impl impl;
struct __main_block_desc_0* Desc;
int age;
};
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
int age = 10;
void(^block)(int ,int) = ^(int a, int b){
NSLog(@"this is block,a = %d,b = %d",a,b);
NSLog(@"this is block,age = %d",age);
};
// 将底层的结构体强制转化为我们自己写的结构体，通过我们自定义的结构体探寻block底层结构体
struct __main_block_impl_0 *blockStruct = (__bridge struct __main_block_impl_0 *)block;
block(3,5);
}
return 0;
}
通过打断点可以看出我们自定义的结构体可以被赋值成功，以及里面的值。
blockStruct
接下来断点来到block代码块中，看一下堆栈信息中的函数调用地址。Xcode -> Debug -> Debug workflow -> always show Disassembly
汇编
通过上图可以看到地址确实和FuncPtr中的代码块地址一样。
总结
此时以及基本对block的底层结构有了基本的认识，上述代码可以通过一张图展示其中各个结构体之间的关系。
block结构体内部之间的关系
block底层的数据结构也可以通过一张图来展示
block底层的数据结构
block的变量捕获
为了保证block内部能够正常访问外部的变量，block有一个变量获取的机制。
局部变量
auto变量
上述代码中我们已经了解过block对age变量的捕获。
auto自动变量，离开作用域就销毁，局部变量前面默认有一个auto关键字修饰。自动变量会捕获到block内部，也就是说block内部会专门新增一个参数来存储变量的值。
auto只存在于局部变量中，访问方式为值传递，通过上述对age参数的解释，我们也可以确定是值传递。
static变量
static修饰的变量为指针传递，它也会被block获取。
接下来分别添加auto修饰的局部变量和static修饰的局部变量，通过源码来看一下他们之间的差别。
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
auto int a = 10;
static int b = 11;
void(^block)(void) = ^{
NSLog(@"hello, a = %d, b = %d", a,b);
};
a = 1;
b = 2;
block();
}
return 0;
}
// log : block本质[57465:18555229] hello, a = 10, b = 2
// block中a的值没有被改变而b的值随外部变化而变化。
重新生成c++代码看一下内部结构中两个参数的区别。
局部变量c++代码
从上述源码中可以看出，a，b两个变量都有捕获到block内部。但是a传入的是值，而b传入的则是地址。
为什么两种变量会有这种差异呢，因为自动变量可能会销毁，block在执行的时候有可能自动变量已经被销毁了，那么此时如果再去访问被销毁的地址肯定会发生坏内存访问，因此对于自动变量一定是值传递而不可能是指针传递。而静态变量不会被销毁，所以完全可以传递地址。而因为传递的是值的地址，所以在block调用之前修改地址中保存的值，block的地址是不会变的。所以值会随之改变。
全局变量
我们同样以代码的方式看一下block是否捕获全局变量
int a = 10;
static int b = 11;
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
void(^block)(void) = ^{
NSLog(@"hello, a = %d, b = %d", a,b);
};
a = 1;
b = 2;
block();
}
return 0;
}
// log hello, a = 1, b = 2
同样生成c++代码查看全局变量调用方式
全局变量c++代码
通过上述代码可以发现，__main_block_impl_0并没有添加任何变量，因此block不需要捕获全局变量，因为全局变量无论在哪里都可以访问。
局部变量因为跨函数访问所以需要捕获，全局变量在哪里都可以访问，所以不用捕获。
最后以一张图做一个总结
block的变量捕获
总结：局部变量都会被block捕获，自动变量是值捕获，静态变量是地址捕获，全局变量不会捕获
疑问：以下代码中block是否会捕获变量？
#import "Person.h"
@implementation Person
- (void)test
{
void(^block)(void) = ^{
NSLog(@"%@",self);
};
block();
}
- (instancetype)initWithName:(NSString *)name
{
if (self = [super init]) {
self.name = name;
}
return self;
}
+ (void) test2
{
NSLog(@"类方法test2");
}
@end
同样转化为c++代码查看其内部结构
c++代码
上图中可以发现，self同样被block捕获，接着我们找到test方法可以发现，test方法默认传递了两个参数self和_cmd。而类方法test2也同样默认传递了类对象self和方法选择器_cmd。
对象方法和类方法对比
不论对象方法还是类方法都会默认将self作为参数传递给方法内部，既然是作为参数传入，那么self肯定是局部变量。上面讲到局部变量肯定会被block捕获。
接着我们来看一下如果在block中使用成员变量或者调用实例的属性会有什么不同的结果。
- (void)test
{
void(^block)(void) = ^{
NSLog(@"%@",self.name);
NSLog(@"%@",_name);
};
block();
}
c++代码
上图中可以发现，即使block中使用的是实例对象的属性，block中捕获的仍然是实例对象，并通过实例对象的不同的方式获取使用到的属性。
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