一、Block的底层结构及本质

（1）block本质：

从代码可以看出，Block的本质就是NSObject. 也就是说block就是一个对象。

(2)block结构

利用clang将main.m文件编译为cpp文件。看下block底层实现的结构

最终block是转成了__main_block_impl_0的结构。

block结构体表示如下：

Block结构

二、Block的变量capture机制

capture机制：为了保证block内部能够正常访问外部的变量。

1、局部变量捕获：（会捕获到block内部成为新的结构体变量成员）

（1）auto类型的直接捕获到block内部（值传递）。

证明：

再看下impl结构体的变化

可以看到，age值进过构造函数直接值传递到impl结构体里面的age。

(2)static 变量捕获是指针传递

证明：

2、全局变量捕获

（1）全局变量在block里面是直接访问。（不会捕获到block内部产生新的结构体变量成员）

证明：

从截图可以看到，age在nslog打印时（block里面的任务被包装成函数），是直接访问拿来用的，并没有捕获进到block内部。

（3）同理，全局的obj对象，也是不会捕获到block里面，如果是全局NSObject*obj对象就直接访问NSObject*obj，如果是static NSObject*obj对象，就是会把NSObject**obj作为传递进去使用（&obj传进去）。（二级指针）

三、Block的类型

Block类型有：__NSGlobalBlock__、__NSStackBlock__、__NSMallocBlock__最终都是继承自NSBlock类型，基类是NSObject。（可查看最上面的截图）

1、__NSGlobalBlock__（存放在数据区）：没有访问auto变量的block就是__NSGlobalBlock__；

2、__NSStackBlock__（存放在栈段）：访问了auto变量的block就是__NSStackBlock__；

3、__NSMallocBlock__（存放堆段，需要程序猿管理）：__NSStackBlock__调用copy后得到block就是__NSMallocBlock__；

（1）ARC环境下证明

（2）MRC环境下证明

如果block2赋值的时候加上copy，则block会变成mallocBlock。

说明：

（1）ARC环境下，编译器会根据情况自动将栈上的block复制到堆上。比如：

        1、block作为函数返回值时

        2、将block赋值给__strong指针时

        3、block作为方法名含有usingBlock的方法参数时

        4、block作为GCD API的方法参数时

（2）ARC下block属性的建议写法：

        1、@property(strong, nonatomic) void(^block)(void);

        2、@property(copy, nonatomic) void(^block)(void);

（3）MRC下block属性的建议写法：@property(copy, nonatomic) void(^block)(void);

四、block内部有对象类型的auto变量，内存管理注意点

1、当block内部访问了对象类型的auto变量时：

先看底层结构：

main函数代码如下

转cpp代码：

结构体多了person指针

结构体desc里面多了两个函数指针

copy与dispose函数的作用：对block捕获的auto对象变量做内存管理，retain/release等操作，具体如果操作根据auto对象变量修饰符的方式进行。

copy及dispose函数具体实现如下：

（1）如果block是在栈上，将不会对auto变量产生强引用（or retain）

MRC证明：

ARC证明：

  (2)  如果block被拷贝到堆上

1、会调用block内部的copy函数

2、copy函数内部会调用_Block_object_assign函数

3、_Block_object_assign函数会根据auto变量的修饰符（__strong、__weak、__unsafe_unretained）做出相应的操作，形成强引用（retain）或者弱引用

4、如果block从堆上移除会调用block内部的dispose函数，dispose函数内部会调用_Block_object_dispose函数，_Block_object_dispose函数会自动释放引用的auto变量（release）

说明：block捕获__weak与__strong的auto变量对象，学到这里就需要知道为什么_strong的会导致强引用了。（默认不修饰auto对象变量，隐藏了修饰符__strong。）

五、__block修饰符

可以用于解决block内部无法修改auto变量值的问题。

block捕获进去的auto变量，是不允许被修改的。因为block的实现内容也是被包装成一个函数的调用。函数与函数直接是不能跨域访问auto变量的,auto变量属于对应的函数栈空间内。

block可以修改全局变量跟static变量。

那我们来看看给auto变量加上__block后，为什么就可以修改变量了。

main函数的代码如下：

转cpp后，看下__block int age的变化

从底层本质看出，不再是一个简单的int age变量，而是经过编译器转换成了对象（结构体__Block_byref_age_0），结构体里面存放着int age这个成员（从这大概可以知道，为了改变int age的值，先包装成一个对象，利用结构体指针来修改成员int age值）。

然后在block内部修改age的值，是通过age结构体指针去修改结构体成员age的值。以此达到了我们修改age值的目的。

特别说明：

1、__block int abc基本数据类型格式的捕获

（1）如果block此时是在stack，属于stackBlock，此时block里面捕获__block int abc变量，此时结构体(__Block_byref_abc_0)是在栈中，当然结构体的age成员值也是在栈中。

证明：

  特别说明：此处打印的abc地址是__Block_byref_abc_0结构体里面的成员int abc的地址。不是__Block_byref_abc_0结构体的地址。但是也可以说明__Block_byref_abc_0结构体目前是存在栈中。

（2）如果block进过copy，生成的mallocBlock,里面捕获__block int abc变量，此时__Block_byref_abc_0结构体也会被copy在堆上。

证明如下：

小tips: 因为有个全局的block1强引用着block，也就意味着在其他函数中也可以用的这个block,所以__block int age也必须copy到堆中才行，这样才能保证全局block1(30)调用，可以修改abc的值。如果abc还在栈中，可能早就被其他数据覆盖或者函数执行完后成为了垃圾数据。

（3）struct__main_block_impl_0结构体里面的copy及dispose函数管理由__block int abc生转换成的__Block_byref_abc_0的内存。

编译cpp后得到底层代码如下：

管理结构体__Block_byref_abc_0内存函数

2、__block NSObject*obj对象类型的捕获

（1）同样生成__Block_byref_obj_1的结构体

与之前的__block int age不同的是，这个结构体里面多了两个函数copy,dispose.这个两个函数用来对结构体里面的obj对象成员做内存管理。

3、__block的内存管理

（1）当block在栈上时，并不会对__block变量产生强引用

MRC环境证明：

ARC环境证明：

(2)当block被copy到堆时,会调用block内部的copy函数(copy函数内部会调用_Block_object_assign函数),_Block_object_assign函数会对__block auto变量形成强引用（retain），也会将__block auto变量拷贝到堆上。

ARC证明

（3）特殊请看，block被copy到堆时，捕获的__block obj局部auto对象MRC情况下有点特别，不会被retain

请看下面代码

内存管理指示图

(4)当block从堆中移除时,会调用block内部的dispose函数,dispose函数内部会调用_Block_object_dispose函数,_Block_object_dispose函数会自动释放引用的__block变量（release）

（5）__block的__forwarding指针妙用：当我们的block复制到堆中时，__block变量也会复制到堆中，这时在栈中的__block变量和堆中的__block变量的__forwarding指针都会指向堆中的__block变量。这样做的目的：即使你修改栈中的block内部的__block变量，也能达到修改到堆中__block变量，防止程序修改出错。

六、解决循环引用

1、ARC环境

第三种利用__block打破循环示意图

2、MRC环境

六、总结

1、Block本质是OC对象，基类也是NSObject

2、Block分为：__NSGlobalBlock__、__NSStackBlock__、__NSMallocBlock__三种类型

3、Block捕获auto变量（假设int age），会在Block结构体里面生成对应成员int age

4、Block不会对全局变量（假设int tall）捕获,在block里面直接可以访问全局int tall，不会被捕获

5、Block捕获局部static变量（假设static int height）,会在Block结构体里面生成对应成员int *height(指针)

6、当block在栈上时，对（对象类型的auto变量、__block变量）都不会产生强引用

7、当block拷贝到堆上时，都会通过copy函数来处理它们

    （1）__block变量（假设变量名叫做a） 调用如下函数

_Block_object_assign((void*)&dst->a, (void*)src->a, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);

    （2）对象类型的auto变量（假设变量名叫做obj） 调用如下函数

_Block_object_assign((void*)&dst->obj, (void*)src->obj, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);

8、当block从堆上移除时，都会通过dispose函数来释放它们

（1）__block变量（假设变量名叫做a） 调用如下函数

_Block_object_dispose((void*)src->a, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);

（2）对象类型的auto变量（假设变量名叫做obj）

_Block_object_dispose((void*)src->obj, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);

9、当__block变量被copy到堆时，会调用__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函数会根据所指向对象的修饰符（__strong、__weak、__unsafe_unretained）做出相应的操作，形成强引用（retain）或者弱引用（注意：这里仅限于ARC时会retain，MRC时不会retain）

10、如果__block变量从堆上移除会调用__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函数会自动释放指向的对象（release）

11、ARC解决循环引用：（1）用__weak、__unsafe_unretained解决（2）用__block解决（必须要调用block）

12、MRC解决循环引用：（1）__unsafe_unretained （2）__block