什么是Block

Block其实就是一个代码块，通常被称为“闭包”，它封装了函数调用以及函数调用环境，以便在合适的时机进行调用，在OC中，Block其实就是一个OC对象，它可以当做参数传递。

Block的结构如下:

Block的本质

无外部变量访问时Block的底层结构

首先，创建一个Demo，在main.m中加入如下代码：

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        
        void(^test)(void) = ^{
            NSLog(@"Block");
        };
        test();
    }
    return 0;
}

然后通过xcrun指令将main.m文件转换成C++代码

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m

查看生成的main.cpp文件，首先看main函数，转换成C++之后，结构如下，此处去除了多余的强转操作，方便阅读

int main(int argc, const char * argv[]) {
    /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 
        //Block的定义
        void(*test)(void) = &__main_block_impl_0(
                                                  __main_block_func_0,
                                                  &__main_block_desc_0_DATA
                                                  );
        //block的调用
        test->FuncPtr(test);
    }
    return 0;
}

Block在编译完成之后，转换成了__main_block_impl_0类型的结构体，它的内部结构如下

struct __main_block_impl_0 {
  //存放了block的一些基本信息，包括isa,函数地址等等
  struct __block_impl impl; 
  //存放block的一些描述信息
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  //构造函数
  __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags=0) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};

由于结构体__block_impl是直接存放在__main_block_impl_0结构体的内部，所以__main_block_impl_0结构体也可以转换成如下形式

struct __block_impl {
  void *isa;    //isa指针，可以看出Block其实就是一个OC对象
  int Flags;    //标识，默认为0
  int Reserved; //保留字段
  void *FuncPtr;//函数内存地址
};

struct __main_block_impl_0 {
  void *isa;    
  int Flags;    
  int Reserved; 
  void *FuncPtr;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
};

block将我们所要调用的代码封装成了函数__main_block_func_0，并且将函数__main_block_func_0的内存地址保存在到void *FuncPtr中，具体函数如下

static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
    //此处就是调用的NSLog
    NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_f3_lg91hwts5rjdlzjph0sn82m80000gp_T_main_4f0065_mi_0);
}

结构体__main_block_desc_0中则保存了block所占用内存大小等描述信息

static struct __main_block_desc_0 {
  size_t reserved;      //保留字段
  size_t Block_size;    //__main_block_impl_0结构体所占内存大小
} __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0)};

由此可以看出block底层其实就是一个OC对象，因为它内部拥有isa指针。同时block将内部所要执行的代码封装成了函数，并且将函数内存地址保存到结构体当中，以便在合适的时机进行调用

访问外部变量时Block的底层结构

我们在使用Block的过程中，可以在Block内部访问外部的变量，包含局部变量、静态变量（相当于私有的全局变量）、全局变量等等。现在就通过一个Demo来看一下block底层是如何访问外部变量的。

首先创建Demo，在main.m文件中添加如下代码

//定义全局变量c
int c = 30;
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        //局部变量a
        int a = 10;
        //静态变量b
        static int b = 20;
        void(^test)(void) = ^{
            NSLog(@"Block - %d, %d, %d", a, b, c);
        };
        test();
    }
    return 0;
}

将main.m转换成C++代码后，再次查看main函数，结果如下

int main(int argc, const char * argv[]) {
    /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 

        int a = 10;
        static int b = 20;
        void(*test)(void) = (&__main_block_impl_0(
                                                  __main_block_func_0,
                                                  &__main_block_desc_0_DATA,
                                                  a,
                                                  &b));
        test->FuncPtr(test);
    }
    return 0;
}

可以看出，此时__main_block_impl_0结构体中多了两个参数，分别是局部变量a的值，静态变量b的指针，也就是它的内存地址。

查看__main_block_impl_0结构体的内存结构

struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  int a;
  int *b;
  __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int _a, int *_b, int flags=0) : a(_a), b(_b) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};

发现，在__main_block_impl_0结构体中多了两个成员变量，一个是int a，一个是int *b

当通过test->FuncPtr(test)执行block时，会通过结构体中的FuncPtr找到函数__main_block_func_0的地址进行调用，查看__main_block_func_0函数如下：

static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
  int a = __cself->a; // bound by copy
  int *b = __cself->b; // bound by copy

  NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_f3_lg91hwts5rjdlzjph0sn82m80000gp_T_main_064cd6_mi_0, a, (*b), c);
}

在__main_block_func_0函数中，访问局部变量a和静态变量b时都是通过传递过来的__main_block_impl_0结构体拿到对应的成员变量进行访问，但是全局变量c并没有存放在结构体中，而是直接进行访问。

由此我们就可以得出结论，block中有变量捕获的机制
- 当访问局部变量的时候，会将局部变量的值捕获到block中，存放在一个同名的成员变量中。
- 当访问静态变量时，会将静态变量的地址捕获到block中，存放在一个同名的成员变量中。
- 当访问全局变量时，因为全局变量是一直存在，不会销毁，所以在block中直接访问全局变量，不需要进行捕获

此处需要注意的是，其实在OC中有个默认的关键字auto，在我们创建局部变量的时候，会默认在局部变量前加上auto关键字进行修饰，例如上文中的int a，其实就相当于auto int a。auto关键字的含义就是它所修饰的变量会自动释放，也表示着它所修饰的变量会存放到栈空间，系统会自动对其进行释放。

block总结

block底层结构总结

block在编译完成之后会转换成结构体进行保存，结构体中的成员变量如下，其中在成员变量descriptor指向的结构体中，多了两个函数指针分别为copy和dispose,这两个函数和block内部对象的内存管理有关，后面会具体说明。

block变量捕获总结

block使用变量捕获机制来保证在block内部能够正常的访问外部变量。

当block访问的是auto类型的局部变量时，会将局部变量捕获到block内部的结构体中，并且是直接捕获变量的值。
当block访问的是static类型的静态变量时，会将静态变量捕获到block内部的结构体中，并且捕获的是静态变量的地址。
当block访问的是全局变量时，不会进行捕获，直接进行访问。

block的类型

block的三种类型

在OC当中block其实拥有三种类型，可以通过class或者isa指针来查看block具体的类型

首先在main.m中添加以下示例代码

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        //第一种类型NSGlobalBlock
        NSLog(@"%@",[^{
            NSLog(@"NSGlobalBlock");
        } class]);
        
        //第二种类型NSStackBlock
        int a = 10;
        NSLog(@"%@",[^{
            NSLog(@"%d", a);
        } class]);
        
        //第三种类型NSMallocBlock - 1
        void(^test2)(void) = ^{
            NSLog(@"NSMallocBlock - %d", a);
        };
        NSLog(@"%@",[test2 class]);
        
        //第三种类型NSMallocBlock - 2
        NSLog(@"%@",[[^{
            NSLog(@"%d", a);
        } copy] class]);
    }
    return 0;
}

运行结果如下：

运行后可以发现，block可以有三种类型，分别是NSGlobalBlock、NSStackBlock和NSMallocBlock，这三种类型分别存放在.data区、栈区和堆区。对应的结构图如下

图中的block类型和上文中打印出来的block类型对应关系如下

class方法返回类型	isa指向类型
NSGlobalBlock	_NSConcreteGlobalBlock
NSStackBlock	_NSConcreteStackBlock
NSMallocBlock	_NSConcreteMallocBlock

但是不管它是哪种block类型，最终都是继承自NSBlock类型，而NSBlock继承自NSObject，所以这也说明了block本身就是一个对象。

如何区分block类型

在上述示例中，提到了四种生成不同类型的block的方法，分别如下：

没有访问局部变量的block,并且没有强指针指向block,则此block为NSGlobalBlock
访问了局部变量的block，但是没有强指针指向block，则此block为NSStackBlock
访问了局部变量的block，并且有强指针指向block，则此block为NSMallocBlock
NSStackBlock类型的block，执行了copy操作之后，生成的block为NSMallocBlock

其实第三点和第四点生成的都是NSMallocBlock,由此我们就可以得到下面的结论

block的类型	block执行的操作
NSGlobalBlock	没有访问auto类型的变量
NSStackBlock	访问了auto类型的变量
NSMallocBlock	__NSStackBlock__类型的block执行了copy操作

block的copy操作

block执行copy操作后的内存变化

NSGlobalBlock、NSStackBlock和NSMallocBlock三种类型的block分别存放在了数据区、栈区和堆区。将三种类型的block分别进行copy操作之后，产生的结果如下：

对NSGlobalBlock的block进行copy操作，什么也不会发生，生成的还是NSGlobalBlock类型的block
对NSStackBlock类型的block进行操作，会将block从栈上复制一份到堆中，生成NSMallocBlock类型的block
对NSMallocBlock类型的block进行copy操作，此block的引用计数会加1

结构图如下

ARC环境下哪些操作会自动进行copy操作？

在上述示例中，NSStackBlock类型的block，执行了copy操作之后，生成的block为NSMallocBlock，其实不止这一种方式生成NSMallocBlock，以下是OC中在ARC环境下自动触发copy操作的几种情况：

block作为返回值时，会自动进行copy

typedef void(^block)(void);
block test(){
    return ^{
        NSLog(@"NSMallocBlock");
    };
}

使用__strong类型的指针指向block时，会执行copy操作

void(^test2)(void) = ^{
            NSLog(@"NSMallocBlock - %d", a);
        };

block作为Cocoa API中含有usingBlock的方法的参数时，会执行copy操作

NSArray *arr = @[@"1",@"2"];
[arr enumerateObjectsUsingBlock:^(id  _Nonnull obj, NSUInteger idx, BOOL * _Nonnull stop) {
     NSLog(@"NSMallocBlock");
}];

block作为GCD方法的参数时会执行copy操作

dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
     NSLog(@"NSMallocBlock");
});

我们平常在使用block作为属性的时候，都会使用copy修饰符来修饰，其实内部就是对block进行了一次copy操作，将block拷贝到堆上，以便我们手动管理block的内存

block访问对象类型

访问对象类型的auto变量时，block的底层结构

上文中Block访问的外部变量都是基本数据类型，所以不涉及到内存管理，如果在block中访问外部对象时，block内部又是什么样的结构呢？

首先在main.m中加入以下示例代码

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        //默认对象
        NSObject *obj1 = [[NSObject alloc] init];
        void(^test1)(void) = ^{
            NSLog(@"NSMallocBlock - %@", obj1);
        };
        test1();
        
        //使用__weak指针修饰对象
        NSObject *obj2 = [[NSObject alloc] init];
        __weak typeof(obj2) weakObj = obj2;
        void(^test2)(void) = ^{
            NSLog(@"NSMallocBlock - %@", weakObj);
        };
        test2();
    }
    return 0;
}

使用如下指令将main.m文件转换成C++代码

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

此处由于使用了__weak关键字来修饰对象，涉及到runtime，所有需要指定runtime的版本。

转换成main.cpp文件后，查看block的底层结构为

//直接访问外部对象的block内部结构
struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  //生成strong类型的指针
  NSObject *__strong obj;
  __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, NSObject *__strong _obj, int flags=0) : obj(_obj) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};
//访问__weak修饰符修饰的外部对象的block内部结构
struct __main_block_impl_1 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_1* Desc;
  //自动生成weak类型的指针
  NSObject *__weak weakObj;
  __main_block_impl_1(void *fp, struct __main_block_desc_1 *desc, NSObject *__weak _weakObj, int flags=0) : weakObj(_weakObj) {
    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};

这时发现，如果直接在block中访问外部的auto类型的对象，默认是在block结构体中生成一个strong类型的指针指向外部对象，如结构体__main_block_impl_0。如果在block中访问了__weak修饰符修饰的外部对象，那么在它的内部会生成一个weak类型的指针指向外部对象，如结构体__main_block_impl_1。

在__main_block_impl_0的构造函数中，obj(_obj)就代表着，以后构造函数传过来的_obj参数会自动赋值给结构体中的成员变量obj。

由于__main_block_desc_0和__main_block_desc_1结构相同，所以以下只以__main_block_desc_0为例，查看__main_block_desc_0结构体，会发现它内部新增加了两个函数指针，如下

static struct __main_block_desc_0 {
  size_t reserved;  //保留字段
  size_t Block_size; //整个block所占内存空间
  void (*copy)(struct __main_block_impl_0*, struct __main_block_impl_0*);   //copy函数
  void (*dispose)(struct __main_block_impl_0*); //dispose函数
} __main_block_desc_0_DATA = { 0,
                               sizeof(struct __main_block_impl_0),
                               __main_block_copy_0,
                               __main_block_dispose_0};

新增加了copy和dispose两个函数指针，对应着函数__main_block_copy_0和__main_block_dispose_0，如下

//copy指针指向的函数
static void __main_block_copy_0(struct __main_block_impl_0*dst, struct __main_block_impl_0*src) {
    _Block_object_assign((void*)&dst->obj, (void*)src->obj, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);
    
}
//dispose指针指向的函数
static void __main_block_dispose_0(struct __main_block_impl_0*src) {
    _Block_object_dispose((void*)src->obj, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);
}

之前说过，block封装了函数调用和函数调用环境，这也就意味这如果它引用了外部的对象，就需要对外部对象进行内存管理操作。__main_block_copy_0函数内部会调用_Block_object_assign函数，它的主要作用是根据外部引用的对象的修饰符来进行相应的操作，如果外部对象是使用__strong来修饰，那么_Block_object_assign函数会对此对象进行一次类似retain的操作，使得外部对象的引用计数+1。

__main_block_dispose_0函数内部会调用_Block_object_dispose函数，它的作用就是在block内部函数执行完成之后对block内部引用的外部对象进行一次release操作。

总结

Block在栈上

如果block在栈上，那么在block中访问对象类型的auto变量时，是不会对auto变量产生强引用的。这个需要在MRC情况下进行测试，将Xcode中Build Settings下的Automatic Reference Counting设置成NO，表明当前使用MRC环境。

首先创建XLPerson类，重写dealloc方法，方便测试

@implementation XLPerson

- (void)dealloc{
    [super dealloc];
    NSLog(@"%s", __func__);
}

@end

在main.m中增加如下测试代码

typedef void(^TestBlock)(void);
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        //创建block
        TestBlock block;
        {
            XLPerson *person = [[XLPerson alloc] init];
            block = ^{
                NSLog(@"block --- %p", &person);
            };
            NSLog(@"%@", [block class]);
            [person release];
        }
        NSLog(@"block执行前");
        block();
        [block release];
        NSLog(@"block执行后");
        
    }
    return 0;
}

运行程序，得到如下的打印信息

可以发现，在MRC环境下，即使是有强指针指向block，系统也不会对block进行默认的copy操作，所以当前的block类型依旧为NSStackBlock类型。而且，在block执行之前，XLPerson就已经释放了，说明在栈上的block并没有对person对象进行强引用。

block被copy堆上

首先，如果block被copy到了堆上，在访问auto修饰的对象变量时，内部会自动调用copy函数，它内部会调用_Block_object_assign函数，_Block_object_assign函数会根据auto变量的修饰符(__strong、__weak、__unsafe_unretained)做出相应的处理，如果是__strong修饰，则内部对外部的对象形成强引用，如果是__weak或者__unsafe_unretained，则会形成弱引用
如果block执行完成，被系统从堆中移除时，会调用dispose函数，它内部调用_Block_object_dispose函数，_Block_object_dispose函数会自动释放引用的auto变量，也就是对引用的auto变量进行一次release操作。
copy和dispose函数调用时机如下

函数	调用时机
copy	栈上的block被复制到堆上
dispose	堆上的block被释放时

__block

__block的作用

使用block时，如果block中访问到了外部被auto修饰的变量，我们经常使用到__block来修饰外部变量，它的主要作用就是能够让我们在block内部来修改外部变量的值，当然，block只能用来修饰auto变量，不能用来修饰全局变量和静态变量。

首先来创建Demo，查看源码

typedef void(^TestBlock)(void);
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        __block XLPerson *person = [[XLPerson alloc] init];
        __block int a = 10;
        TestBlock block = ^{
            person = nil;
            a = 20;
            NSLog(@"block -- a:%d, person:%@",a,person);
        };
        block();
        NSLog(@"block调用后，a:%d, person:%@",a,person);
    }
    return 0;
}

通过以下指令转换成C++代码

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

首先查看block结构体的源码，发现block内部多了两个指针，__Block_byref_person_0类型的指针person和__Block_byref_a_1类型的指针a

struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  __Block_byref_person_0 *person; // by ref
  __Block_byref_a_1 *a; // by ref
};

再查看main函数中，局部变量和block的创建方式

int main(int argc, const char * argv[]) {
    /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;
        //封装person对象
       __Block_byref_person_0 person = {
            0,      //
            &person,
            33554432,
            sizeof(__Block_byref_person_0),
            __Block_byref_id_object_copy_131,
            __Block_byref_id_object_dispose_131,
            objc_msgSend(objc_msgSend(objc_getClass("XLPerson"), sel_registerName("alloc")), sel_registerName("init"))};
            
        //封装变量a
        __Block_byref_a_1 a = {
            0,
            (__Block_byref_a_1 *)&a,
            0,
            sizeof(__Block_byref_a_1),
            10
        };
        
        //创建block
        TestBlock block = (&__main_block_impl_0(
                                                __main_block_func_0,
                                                &__main_block_desc_0_DATA,
                                                &person,
                                                &a,
                                                570425344));
        block->FuncPtr(block);
        NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_f3_lg91hwts5rjdlzjph0sn82m80000gp_T_main_115560_mi_1,(a.__forwarding->a),(person.__forwarding->person));
    }
    return 0;
}

__block修饰对象类型auto变量

通过__block修饰的person对象在编译后被封装成了__Block_byref_person_0类型的结构体，内部有多个成员变量，如下

#将person对象封装成结构体__Block_byref_person_0
struct __Block_byref_person_0 {
  void *__isa;                                      //isa指针
__Block_byref_person_0 *__forwarding;               //forwarding指针
 int __flags;                                       //标识位
 int __size;                                        //结构体所占内存大小
 void (*__Block_byref_id_object_copy)(void*, void*);//函数指针指向copy函数
 void (*__Block_byref_id_object_dispose)(void*);    //函数指针指向dispose函数
 XLPerson *__strong person;                         //强引用XLPerson的实例对象
};


//__Block_byref_person_0结构体的创建与赋值
__Block_byref_person_0 person = {
    0,                                  //对应isa指针，传0
    &person,                            //对应forwarding指针，将结构体自身的地址传给了forwarding指针
    33554432,                           //对应flags
    sizeof(__Block_byref_person_0),     //当前结构体所需内存大小
    __Block_byref_id_object_copy_131,   //copy函数
    __Block_byref_id_object_dispose_131,//dispose函数
    objc_msgSend(objc_msgSend(objc_getClass("XLPerson"),    
                              sel_registerName("alloc")), 
                              sel_registerName("init"))     //通过objc_msgSend创建XLPerson对象，并且将对象的指针传入结构体中
};

可以明显看出，在结构体__Block_byref_person_0中，存在如下成员变量

isa指针，此处赋值为0，同时也能说明此结构体也是一个OC对象
forwarding指针，指向结构体自身的内存地址
flags,标志位，此处传33554432
size，结构体大小，通过sizeof(__Block_byref_person_0)获得，此处可以简单计算出结构体所需内存大小为48个字节
__Block_byref_id_object_copy，copy函数，因为在结构体中引用到了person对象，所以调用此方法来根据person指针的引用类型决定是否对person对象进行retain操作，此处person对象是使用__strong来修饰，所以copy函数的作用就是对person对象进行一次retain操作，引用计数+1。
__Block_byref_id_object_dispose_131，dispose函数，在结构体从内存中移除的时候，会调用dispose函数，对person对象进行一次release操作，引用计数-1
person指针，因为我们外部创建的是XLPerson的实例对象，所以结构体内部直接保存了person指针来指向我们创建的XLPerson对象。

前文提到过，因为block封装了函数调用环境，所以一旦它内部引用了外部的auto对象，就需要对外部对象的内存进行管理，所以才有了copy函数和dispose函数。此处也一样，因为使用__block修饰的XLPerson对象的指针存放在了结构体内部，所以需要使用copy函数和dispose函数来管理对象的内存。

__block修饰基本数据类型auto变量

如果使用__block来修饰基本数据类型的auto变量，就会将变量封装成__Block_byref_a_1类型的结构体，内部结构如下

#将变量a封装成结构体__Block_byref_a_1
struct __Block_byref_a_1 {
  void *__isa;                  //isa指针
__Block_byref_a_1 *__forwarding;//forwarding指针
 int __flags;                   //标识位
 int __size;                    //结构体大小
 int a;                         //变量a
};

//封装变量a
__Block_byref_a_1 a = {
    0,                          //isa，传0
    (__Block_byref_a_1 *)&a,    //传入当前结构体a的地址
    0,                          //flags
    sizeof(__Block_byref_a_1),  //结构体的大小
    10                          //外部变量a的值
};

相对于__block修饰auto对象，如果修饰基本数据类型，则结构体中少了copy函数和dispose函数，因为基本数据类型不需要进行内存管理，所以不需要调用这两个函数。

isa指针，此处传0
forwarding指针，指向结构体自身的内存地址
flags，此处传0
size,结构体的大小，使用sizeof(__Block_byref_a_1)来获取，此处结构体占用内存大小为32个字节(结构体本身需要的内存大小为28个字节)
a,保存了外部变量a的值，此处为10

总结

__block可以用来解决在block内部无法修改auto变量值的问题。
__block只能用来修饰auto类型变量，无法用来修饰全局变量、静态变量等等
使用__block修饰的auto变量，编译器会将此变量封装成一个结构体（其实也是一个对象），结构体内部有以下几个成员变量
- isa指针
- forwarding指针，指向自身内存地址
- flags
- size，结构体的大小
- val(使用的外部变量，如果是基本数据类型，就是变量的值，如果是对象类型，就是指向对象的指针)
__block修饰基本数据类型的auto变量，例如__block int a,那么封装的结构体内部成员变量如上，如果是修饰对象类型的auto变量，如__block XLPerson *person，那么生成的结构体中会多出copy和dispose两个函数，用来管理person对象的内存。

__block的内存管理

当block访问外部__block修饰的auto变量时，会将变量封装成结构体，并且将结构体的地址值存放在block内部

struct __main_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __main_block_desc_0* Desc;
  __Block_byref_person_0 *person; // by ref
  __Block_byref_a_1 *a; // by ref
};

其中person和a就是指向两个__block结构体的指针，正因为在block中有引用到__Block_byref_person_0和__Block_byref_a_1，那么block就必须对这两个结构体的内存进行管理，所以相应的在__main_block_desc_0中就生成了两个函数copy和dispose，专门用来管理person和a所指向的结构体（也是对象）的内存。如下

static struct __main_block_desc_0 {
  size_t reserved;      //保留字段
  size_t Block_size;    //结构体大小
  void (*copy)(struct __main_block_impl_0*, struct __main_block_impl_0*);  //copy函数
  void (*dispose)(struct __main_block_impl_0*);                            //dispose函数
} __main_block_desc_0_DATA = {
    0,
    sizeof(struct __main_block_impl_0),
    __main_block_copy_0,            //copy函数
    __main_block_dispose_0          //dispose函数
};

相应的copy函数和dispose函数如下

//copy函数
static void __main_block_copy_0(struct __main_block_impl_0*dst, struct __main_block_impl_0*src) {
    _Block_object_assign(&dst->person,src->person, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);
    _Block_object_assign(&dst->a, src->a, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);
}
//dispose函数
static void __main_block_dispose_0(struct __main_block_impl_0*src) {
    _Block_object_dispose((void*)src->person, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);
    _Block_object_dispose((void*)src->a, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);
}

这里和上文中说到的block中访问外部对象的内存管理相同

当block在栈上的时候，block内部并不会对__block变量产生强引用，在上文中已经使用demo验证过
当block被copy到堆上时，首先会调用copy函数，在copy函数内部会调用_Block_object_assign函数来对__block变量形成强引用。这里和之前说到的block访问外部auto对象有点不同，如果block访问外部对象，_Block_object_assign会根据外部对象的修饰符是否是__strong还是__weak来决定是否对对象形成强引用，但是如果是访问__block变量，block就一定会对__block变量形成强引用。

当图中的Block0被赋值到堆上时，会将他所引用的__block变量一起赋值到堆上，并且对堆上的__block变量产生强引用

当图中的Block1被复制到堆上时，因为之前__block变量已经被复制到了堆上，所以Block1只是对堆上的__block变量产生强引用。

当block从堆中移除时，会调用block内部的dispose函数，dispose函数内部又会调用_Block_object_dispose函数来自动释放引用的__block变量，相当于对__block变量执行一次release操作。

当Block0和Block1都被废弃时，Block0和Block1对__block变量的引用会被释放，所以__block变量最终因为没有持有者而被废弃

block中的forwarding指针

__block修饰的auto变量所对应的结构体如下

在结构体中有一个__forwarding指针指向自己，在后续访问__block变量的时候也是通过__forwarding指针来进行访问

static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
  __Block_byref_a_1 *a = __cself->a; // bound by ref
  __Block_byref_person_0 *person = __cself->person; // bound by ref

  (a->__forwarding->a) = 20;        //通过__forwarding指针来拿到a进行修改
  (person->__forwarding->person) = __null; //通过__forwarding指针来拿到person进行修改
  NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_f3_lg91hwts5rjdlzjph0sn82m80000gp_T_main_fbc4b7_mi_0,(a->__forwarding->a),(person->__forwarding->person));
}

当block在栈上时，__block变量也存放在栈上，它内部的__forwarding指针指向它本身

当block被复制到堆上之后，block所引用的__block变量也会被复制到堆上，这样在栈上和堆上各存在一份__block变量，此时将栈上__block变量中的__forwarding指针指向堆上__block变量的地址，同时，堆上的__block变量中的__forwarding指针指向它本身，那么此时，不管我们是访问栈上__block变量中的属性值还是堆上__block变量中的属性值，都是通过__forwarding指针访问到堆上的__block变量。

__block修饰的对象类型内存管理总结

当__block变量存放在栈上时，他内部不会对指向的对象产生强引用
当block被copy到堆上时，它访问的__block变量也会被copy到堆上
- 会首先调用__block变量内部的copy函数，copy函数内部会调用_Block_object_assign函数
- _Block_object_assign函数会更加所指向对象的修饰符（__strong、__weak、__unsafe_unretained）来做出相应的操作，如果是__strong修饰的对象，则会对它进行强引用
如果block从堆上移除
- 会调用__block变量内部的dispose函数，dispose函数内部会调用_Block_object_dispose函数
- _Block_object_dispose函数会对__block变量内部引用的对象进行释放操作，相当于执行一次release。

block访问对象类型的auto变量和__block变量对比

相同点

当block存放在栈上是，对对象类型的auto变量和__block变量都不会产生强引用

不同点

当block被copy到堆上时

访问对象类型的auto变量时，block内部会调用copy函数，根据对象的修饰符(__strong、__weak、__unsafe_unretained)来决定是否对对象进行强引用，如果是__strong修饰的对象，则进行强引用。copy函数如下

//copy函数
static void __main_block_copy_0(struct __main_block_impl_0*dst, struct __main_block_impl_0*src) {
    _Block_object_assign((void*)&dst->obj, (void*)src->obj, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);
    
}

访问__block变量时，block内部会直接调用copy函数，对__block变量进行强引用，copy函数如下

//copy函数
static void __main_block_copy_0(struct __main_block_impl_0*dst, struct __main_block_impl_0*src) {
    _Block_object_assign(&dst->a, src->a, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);
}

当block从堆中移除

当block从堆中移除时，都会调用dispose函数来对引用的对象进行释放

引用对象类型的auto变量时调用的dispose函数

//dispose函数
static void __main_block_dispose_0(struct __main_block_impl_0*src) {
    _Block_object_dispose((void*)src->obj, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);
}

引用__block变量时调用的dispose函数

//dispose函数
static void __main_block_dispose_0(struct __main_block_impl_0*src) {
    _Block_object_dispose((void*)src->a, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);
}

虽然调用的都是copy函数，但是传递的参数类型不同，访问对象类型的auto变量时，传递的参数为3（BLOCK_FIELD_IS_OBJECT）,访问__block变量时，传递的参数为8（BLOCK_FIELD_IS_BYREF）。

补充

block循环引用的问题

在使用block时，如果block作为一个对象的属性，并且在block中也使用到了这个对象，则会产生循环引用，导致block和对象相互引用，无法释放。Demo如下

typedef void(^TestBlock)(void);
@interface XLPerson : NSObject

@property(nonatomic, copy)NSString *name;
@property(nonatomic, copy)TestBlock block;

@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        XLPerson *person = [[XLPerson alloc] init];
        person.name = @"张三";
        person.block = ^{
            NSLog(@"%@",person.name);
        };
        person.block();
    }
    return 0;
}

解决方式有两种(此处主要讲解ARC的情况下)：

使用__weak来修饰对象

__weak typeof(person) weakPerson = person;
person.block = ^{
    NSLog(@"%@",weakPerson.name);
};

使用__unsafe_unretained来修饰对象

__unsafe_unretained XLPerson *weakPerson = person;
person.block = ^{
    NSLog(@"%@",weakPerson.name);
};

weak和unsafe_unretained的区别

__weak和__unsafe_unretained最终的效果都是能shi使block不对外部访问的对象形成强引用，而是形成弱引用。也就是说外部对象的引用计数不会增加。但是__weak和__unsafe_unretained也有区别，__weak在对象被销毁后会自动将weak指针置为nil，而__weak和__unsafe_unretained修饰的对象在被销毁后，指针是不会被清空的，如果后续访问到了这个指针，会报野指针的错误，因此在遇到循环引用的时候，优先使用__weak来解决。更多的关于__weak的内容会在后续文章中进行学习。

面试题

1、block的本质是什么？

block其实就是封装了函数调用与调用环境的OC对象，它的底层其实是一个结构体。

2、__block的作用是什么？

在block中如果想要修改外部访问的auto变量，就需要使用__block来修饰auto变量，它会将修饰的变量封装成一个结构体，结构体内部存放着变量的值。如果__block修饰的是对象类型，那么在结构体中会保存着存储对象内存地址的指针，同时在结构体中还多出两个函数指针copy和dispose，用来管理对象的内存。

3、block作为属性时为什么要用copy来修饰？

在ARC中，block如果使用copy来修饰，会将block从栈上复制到堆上，方便我们手动管理block的内存，如果不用copy来修饰的话，那么block就会存在栈上，由系统自动释放内存。

4、使用block会遇到什么问题？怎么解决？

在使用block过程中，会遇到循环引用的问题，解决方式就是使用__weak或者__unsafa_unretain来修饰外部引用的对象。优先使用__weak。

结束语

以上内容纯属个人理解，如果有什么不对的地方欢迎留言指正。

一起学习，一起进步~~~

Objective-C基础之四（深入理解Block）