Block的三个类型

在本系列由浅入深(2)我们说到Block是一个对象，它有三种不同的类型，三个类型的定义如下：

struct objc_class _NSConcreteGlobalBlock;
struct objc_class _NSConcreteStackBlock;
struct objc_class _NSConcreteMallocBlock;

从字面意思上看，三个类型的Block分别对应着全局Block，栈Block和堆Block，这点跟变量的定义有点类似，不同类型的Block存储在不同的区域。如下表：

Block类型	存储区域
_NSConcreteGlobalBlock	数据区
_NSConcreteStackBlock	栈区
_NSConcreteMallocBlock	堆区

那么这三个类型的Block有什么不同呢？本部分我们简单讲解一下。

StackBlock

本系列前几篇文章所举的例子都是_NSConcreteStackBlock。与变量一样，这种类型的Block也是存储在栈上，当Block的作用域结束后，会被系统自动回收，不会导致内存泄漏。
前几篇文章中的例子，Block都是函数级或者语句块级作用域，所以它们都是在栈上分配空间的。因此我们会发现转化后的代码，Block对象的isa指针都会被赋值为_NSConcreteGlobalBlock。

GlobalBlock

读到上面关于_NSConcreteGlobalBlock的讲解时，各位看官也许立马就意识到如何构造一个_NSConcreteGlobalBlock的Block了。没错，就是将在全局作用域下实现一个Block！如下代码：

void (^blk)(void) = ^{printf("Global Block");};

转化后的主要代码如下：

struct __blk_block_impl_0 {
  struct __block_impl impl;
  struct __blk_block_desc_0* Desc;
  __blk_block_impl_0(void *fp, struct __blk_block_desc_0 *desc, int flags=0) {
    impl.isa = &_NSConcreteGlobalBlock;
    impl.Flags = flags;
    impl.FuncPtr = fp;
    Desc = desc;
  }
};
static void __blk_block_func_0(struct __blk_block_impl_0 *__cself) {
printf("Global Block");}

static struct __blk_block_desc_0 {
  size_t reserved;
  size_t Block_size;
} __blk_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __blk_block_impl_0)};
static __blk_block_impl_0 __global_blk_block_impl_0((void *)__blk_block_func_0, &__blk_block_desc_0_DATA);
void (*blk)(void) = ((void (*)())&__global_blk_block_impl_0);

从上面的代码中，我们可以看到这个Block确实是_NSConcreteGlobalBlock的Block。

静态全局的Block也是_NSConcreteGlobalBlock的Block，但是静态局部的Block跟静态局部变量的实现似乎有点不一样，目前还没有理清楚为什么，以后想明白了再补充。

MallocBlock

看完了上面两类Block，也许聪明的看官们会疑惑了：似乎上面的介绍已经涵盖了全部的Block使用场景了，那么这个_NSConcreteMallocBlock的Block在什么情况下会使用呢？

也许另外一些善于动手的看官已经在Xcode中编写了之前的例子，但是打断点发现Xcode给出的Block的isa指针并不是_NSConcreteStackBlock，而是_NSConcreteMallocBlock，这是为什么呢？如下图：

疑问

我们首先回答第一个问题。
上面说到的Block的使用场景是将Block类比于一个变量来使用的，但是Block实际上是一个对象，它还可以有copy和retain的操作。当对一个_NSConcreteStackBlock的Block执行copy操作时，就会生成一个_NSConcreteMallocBlock的Block。
我们可以通过阅读blocks_runtime.m文件内的_Block_copy函数来了解这个过程，下面是这个函数的主要代码：

void *_Block_copy(void *src)
{
    struct Block_layout *self = src;
    struct Block_layout *ret = self;

    // If the block is Global, there's no need to copy it on the heap.
    if(self->isa == &_NSConcreteStackBlock)
    {
        ret = gc->malloc(self->descriptor->size);
        memcpy(ret, self, self->descriptor->size);
        ret->isa = &_NSConcreteMallocBlock;
        ret->reserved = 1;
    }
    else if (self->isa == &_NSConcreteMallocBlock)
    {
        // We need an atomic increment for malloc'd blocks, because they may be
        // shared.
        __sync_fetch_and_add(&ret->reserved, 1);
    }
    return ret;
}

我们可以在第一个if分支里了解到这个过程。另外我们还可以得到另外两个结论：

对_NSConcreteGlobalBlock的Block执行copy操作没有什么实际意义，因为它是全局可以访问的；
对_NSConcreteMallocBlock的Block执行copy操作会使得这个Block的引用计数加1。

那么第二个问题该如何解释呢？
出现这个奇怪的现象的原因是我们使用了ARC。在ARC下，当赋值操作的左操作符不是__weak时，不仅仅是拷贝指针还包含增加对象的引用计数，但是因为增加一个栈上的对象的引用计数没有实际意义(因为当这个对象的作用域结束后，系统自动pop栈，这个对象再也无法合法访问了，即使引用计数不是0)，所以当需要增加一个栈上Block的引用计数时，编译器会插入调用_Block_copy方法，使得这个对象从栈上拷贝到堆上，从而变成一个_NSConcreteMallocBlock的Block。

我们可以在Xcode中添加一个Symbolic Breakpoint，将Symbol设置为_Block_copy，就可以看到上图中blk在赋值的时候会调用这个函数。

如果我们将我们代码修改为使用MRC的，就可以看到blk是_NSConcreteStackBlock类型的了，同时也不会再调用_Block_copy函数了，如下图：

MRC

什么时候Block会被拷贝

除了上面说在ARC下，将一个Block赋值给一个非__weak修饰的变量会执行拷贝外，还有以下情况会执行：

显式调用Block的copy方法时；
赋值给一个具有copy修饰的Block属性时；
在ARC下，向函数或者方法传递Block时(MRC下需要手动copy)；
调用Coaca框架中方法名中含有usingBlock的方法时；
调用GCD的API时。

Block由浅入深(5)：三种类型的Block