Block中__block实现原理的探究之路

让我们一起研究一下__block实现原理。

1.普通非对象的变量

先来看看普通变量的情况。

把上述代码用clang转换成源码。

从源码我们能发现，带有 __block的变量也被转化成了一个结构体__Block_byref_i_0,这个结构体有5个成员变量。第一个是isa指针，第二个是指向自身类型的__forwarding指针，第三个是一个标记flag，第四个是它的大小，第五个是变量值，名字和变量名同名。

源码中是这样初始化的。__forwarding指针初始化传递的是自己的地址。然而这里__forwarding指针真的永远指向自己么？我们来做一个实验。

我们把Block拷贝到了堆上，这个时候打印出来的2个i变量的地址就不同了。

地址不同就可以很明显的说明__forwarding指针并没有指向之前的自己了。那__forwarding指针现在指向到哪里了呢？

Block里面的__block的地址和Block的地址就相差1052。我们可以很大胆的猜想，__block现在也在堆上了。

出现这个不同的原因在于这里把Block拷贝到了堆上。

由第二章里面详细分析的，堆上的Block会持有对象。我们把Block通过copy到了堆上，堆上也会重新复制一份Block，并且该Block也会继续持有该__block。当Block释放的时候，__block没有被任何对象引用，也会被释放销毁。

__forwarding指针这里的作用就是针对堆的Block，把原来__forwarding指针指向自己，换成指向_NSConcreteMallocBlock上复制之后的__block自己。然后堆上的变量的__forwarding再指向自己。这样不管__block怎么复制到堆上，还是在栈上，都可以通过(i->__forwarding->i)来访问到变量值。

所以在__main_block_func_0函数里面就是写的(i->__forwarding->i)。这里还有一个需要注意的地方。还是从例子说起：

结果和之前copy的例子完全不同。

Block在捕获住__block变量之后，并不会复制到堆上，所以地址也一直都在栈上。这与ARC环境下的不一样。

ARC环境下，不管有没有copy，__block都会变copy到堆上，Block也是__NSMallocBlock。

感谢@酷酷的哀殿 指出错误，感谢@bestswifter 指点。上述说法有点不妥，详细见文章末尾更新。

ARC环境下，一旦Block赋值就会触发copy，__block就会copy到堆上，Block也是__NSMallocBlock。ARC环境下也是存在__NSStackBlock的时候，这种情况下，__block就在栈上。

MRC环境下，只有copy，__block才会被复制到堆上，否则，__block一直都在栈上，block也只是__NSStackBlock，这个时候__forwarding指针就只指向自己了。

至此，__block的实现原理也已经明了。

2.对象的变量

还是先举一个例子：

输出

我们把上面的代码转换成源码研究一下：

首先需要说明的一点是对象在OC中，默认声明自带__strong所有权修饰符的，所以main开头我们声明的

等价

在转换出来的源码中，我们也可以看到，Block捕获了__block，并且强引用了，因为在__Block_byref_block_obj_0结构体中，有一个变量是id block_obj，这个默认也是带__strong所有权修饰符的。

根据打印出来的结果来看，ARC环境下，Block捕获外部对象变量，是都会copy一份的，地址都不同。只不过带有__block修饰符的变量会被捕获到Block内部持有。

我们再来看看MRC环境下的情况，还是将上述代码的例子运行在MRC中。

输出：

这个时候block在栈上，__NSStackBlock__，可以打印出来retainCount值都是1。当把这个block copy一下，就变成__NSMallocBlock__，对象的retainCount值就会变成2了。

总结：

在MRC环境下，__block根本不会对指针所指向的对象执行copy操作，而只是把指针进行的复制。

而在ARC环境下，对于声明为__block的外部对象，在block内部会进行retain，以至于在block环境内能安全的引用外部对象，所以才会产生循环引用的问题！

关于Block捕获外部变量有很多用途，用途也很广，只有弄清了捕获变量和持有的变量的概念以后，之后才能清楚的解决Block循环引用的问题。

再次回到文章开头，5种变量，自动变量，函数参数 ，静态变量，静态全局变量，全局变量，如果严格的来说，捕获是必须在Block结构体__main_block_impl_0里面有成员变量的话，Block能捕获的变量就只有带有自动变量和静态变量了。捕获进Block的对象会被Block持有。

对于非对象的变量来说，

自动变量的值，被copy进了Block，不带__block的自动变量只能在里面被访问，并不能改变值。

带__block的自动变量 和 静态变量 就是直接地址访问。所以在Block里面可以直接改变变量的值。

而剩下的静态全局变量，全局变量，函数参数，也是可以在直接在Block中改变变量值的，但是他们并没有变成Block结构体__main_block_impl_0的成员变量，因为他们的作用域大，所以可以直接更改他们的值。

值得注意的是，静态全局变量，全局变量，函数参数他们并不会被Block持有，也就是说不会增加retainCount值。

对于对象来说，

在MRC环境下，__block根本不会对指针所指向的对象执行copy操作，而只是把指针进行的复制。

而在ARC环境下，对于声明为__block的外部对象，在block内部会进行retain，以至于在block环境内能安全的引用外部对象。