Blocks是C语言的扩充功能。可以用一句话表示Blocks的扩充功能：带有自动变量/局部变量的匿名函数，也被称为闭包。
Blocks 本质
Block实际上是C语言源码来处理的：通过Block编译器，含有Block语法的源码首先被转换成C语言编译器能处理的源码，再作为普通的C源代码进行编译。
使用clang（LLVM编译器）“rewrite-objc”命令可将含有Block的Objective-C代码转换成C++的源代码，以探查其具体实现方式：
clang -rewrite-objc 源代码文件名
在Main函数中输入 void (^blk)(void){ return 10; };
通过clang编译器得到runtime下Block源码：
#ifndef BLOCK_IMPL
#define BLOCK_IMPL
struct __block_impl {
void*isa;
intFlags;
intReserved;
void*FuncPtr;
};
struct __main_block_impl_0 {
struct __block_impl impl;
struct __main_block_desc_0* Desc;
__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;
}
};
static int __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
return 10;
}
static struct __main_block_desc_0 {
size_t reserved;
size_t Block_size;
} __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0)};
int main(int argc, const char * argv[]) {
/* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;
NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_qc_wbfmgr1x6f9246c0jt6yqt100000gn_T_main_ccb6d0_mi_0);
((int (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));
}
return 0;
}
__main_block_impl_0结构体的第一个成员变量是impl，第二个结构体成员变量是Desc指针；从__main_block_impl_0结构体成员源代码可看出，_NSConcreteStackBlock（栈区）用于初始化__block_impl结构体的isa成员变量，即栈上生成__main_block_impl_0结构体实例的指针，赋给__main_block_impl_0结构体指针类型的变量blk。
其实，所谓Block就是Objective-C对象。
1.__block说明符
__block说明符类似于static、auto、和register说明符，他们用于指定将变量设置到哪个存储区域，也可以指定任何类型的自动变量。
在Block语法表达式中将值赋给在Block语法外声明的自动变量代码如下：
int val = 10;
void (^blk)(void) = ^(void){
val = 1;
};
val = 2;
blk();
printf("%d\n", val);
产生编译错误：Variable is not assignable (missing __block type specifier)
注释掉val = 1，进行 clang编译如下：
struct __main_block_impl_0 {
struct __block_impl impl;
struct __main_block_desc_0* Desc;
__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;
}
};
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
}
static struct __main_block_desc_0 {
size_t reserved;
size_t Block_size;
} __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0)};
int main(int argc, const char * argv[]) {
/* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;
NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_qc_wbfmgr1x6f9246c0jt6yqt100000gn_T_main_7c13e7_mi_0);
int val = 10;
void (*blk)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA));
}
return 0;
}
使用__block说明符：
__block int i = 10;
void (^blk)(void) = ^(void){
i = 1;
};
blk();
编译正常
进行 clang编译如下：
struct __Block_byref_val_0 {
void *__isa;
__Block_byref_val_0 *__forwarding;
int __flags;
int __size;
int val;
};
struct __main_block_impl_0 {
struct __block_impl impl;
struct __main_block_desc_0* Desc;
__Block_byref_val_0 *val; // by ref
__main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, __Block_byref_val_0 *_val, int flags=0) : val(_val->__forwarding) {
impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
impl.Flags = flags;
impl.FuncPtr = fp;
Desc = desc;
}
};
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
__Block_byref_val_0 *val = __cself->val; // bound by ref
(val->__forwarding->val) = 1;
}
static void __main_block_copy_0(struct __main_block_impl_0*dst, struct __main_block_impl_0*src) {_Block_object_assign((void*)&dst->val, (void*)src->val, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);}
static void __main_block_dispose_0(struct __main_block_impl_0*src) {_Block_object_dispose((void*)src->val, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);}
static struct __main_block_desc_0 {
size_t reserved;
size_t Block_size;
void (*copy)(struct __main_block_impl_0*, struct __main_block_impl_0*);
void (*dispose)(struct __main_block_impl_0*);
} __main_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __main_block_impl_0), __main_block_copy_0, __main_block_dispose_0};
int main(int argc, const char * argv[]) {
/* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;
NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_qc_wbfmgr1x6f9246c0jt6yqt100000gn_T_main_f8dacb_mi_0);
__attribute__((__blocks__(byref))) __Block_byref_val_0 val = {(void*)0,(__Block_byref_val_0 *)&val, 0, sizeof(__Block_byref_val_0), 10};
void (*blk)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, (__Block_byref_val_0 *)&val, 570425344));
}
return 0;
}
从中可以看出val竟变成了结构体实例。__block变量也同Block一样变成 __Block_byref_val_0 结构体类型的自动变量，即栈上生成的__Block_byref_val_0结构体实例。该变量初始化为10，且这个值也出现在结构体实例的初始化中，这意味着结构体相当于原自动变量的成员变量。__Block_byref_val_0结构体的成员变量__forwarding持有指向该实例自身的指针。通过成员__forwarding访问成员变量val（成员变量val是该实例自身持有的变量，它相当于原自动变量）。
2.截获自动变量值
截获自动变量值的实例如下：
int val = 10;
void (^blk)(void) = ^(void){
printf("%d\n", val);
};
val = 2;
blk();
输出为：10
Block表达式截获所使用的自动变量值，既保存该自动变量的瞬间值。因为Block表达式保存了自动变量值，所以在执行Block语法后，既是改写Block中使用的自动变量的值也不会影响Block执行时的自动变量值。如果想要输出的值为2只需要使用__block说明符去进行修饰。
int val = 10;
void (^blk)(void) = ^(void){
val = 1;
};
产生编译错误：Variable is not assignable (missing __block type specifier)
赋值给截获的自动变量val会产生编译错误，但是使用截获的自动变量却不会有任何问题。如果想要对自动变量进行重新赋值，则需要使用__block说明符进行修饰或者使用静态变量、全局变量、静态全局变量（虽然Block语法的匿名函数部分使用了C语言函数，但从这个变换的函数中访问静态变量/全局变量并没有任何问题，可直接使用）。
3.Block存储区域
Block存储区域为：
__NSConcreateStackBlock（在栈中）
__NSConcreateGlobalBlock（在数据区域）
__NSConcreateMallocBlock（在堆中）
void (^block)(void) = ^{};
NSLog(@"block:%@",block);
ARC与MRC环境均输出为：<NSGlobalBlock: 0x100f97280>
Block结构体成员变量isa初始化如下：
impl.isa = &__NSConcreateGlobalBlock;
该Block的类为__NSConcreateGlobalBlock类。此Block即该Block结构体设置在数据区域中。
int a = 10;
void (^block2)(void) = ^{
NSLog(@"block2:%d",a);
};
NSLog(@"<u>b</u>lock2:%@",<u>b</u>lock2);
ARC环境输出为：<NSMallocBlock: 0x10ad21280>
MRC环境输出为：<NSStackBlock: 0x10ad21280>
在MRC环境截获自动变量：impl.isa = &__NSConcreateStackBlock;
在ARC环境截获自动变量：impl.isa = &__NSConcreateMallocBlock;
⚠️设置在栈上的Block，如果其所属成员变量作用域结束该Block就被废弃。由于__block变量也配置在栈上，同样的，如果起所属作用与结束，则该__block变量也会结束。ARC环境下会自动将Block和__block从栈复制到堆上来解决这个问题,MRC环境下也可以使用Copy将其从栈复制到堆上。
void (^block3)(void) = ^{
NSLog(@"block3:%d",a);
};
NSLog(@"block3Copy:%@",[block3 copy]);
ARC环境输出为：<NSMallocBlock: 0x100f972e0>
MRC环境输出为：<NSMallocBlock: 0x100f972e0>
void (^block4)(void) = ^{};
NSLog(@"block4:%@",[block4 copy]);
ARC与MRC环境均输出为：<NSGlobalBlock: 0x100f97299>
复制到堆上的__NSConcreateMallocBlock类对象写入Block结构体实例成员变量isa：impl.isa = &__NSConcreateMallocBlock;而__block变量用结构体成员变量__forwarding可以实现无论__block变量配置在栈上还是堆上都能够访问__block变量。
总结：在函数内而不记述在广域变量的彼方使用Block语法时，只要Block不截获自动变量，就可以将Block结构体实例设置在程序的数据区域（不论是ARC还是MRC环境）。如果Block截获了自动变量，MRC环境下，Block的内存地址显示在栈区,栈区的特点就是创建的对象随时可能被销毁,一旦被销毁，后续再次调用空对象就可能会造成程序崩溃，在对block进行copy后，block存放在堆区，所以在使用Block属性时使用Copy修饰，而在ARC模式下，系统也会默认对Block进行copy操作。
4.__block变量存储域
当Block从栈复制到堆时，使用的所有__block变量也从栈复制到堆上。此时Block持有__block变量。即使在该Block已复制到堆的情况下，复制 Block也对所使用的__block变量没有影响。在多个Block中使用__block变量时，因为最先会将所有的Block配置在栈上，所以__block变量也会配置在栈上。任何一个Block从栈复制到堆上，__block变量也会一并从栈复制到堆并被Block持有。当剩下的Block从栈复制到堆时，被复制的Block持有__block变量，并增加引用计数。
如果配置在堆上的Block被废弃，那么它所示使用的__block变量也就被释放。
在__block变量从栈复制到堆上时，同时会将成员变量__forwarding的值替换为复制堆上的___block变量结构体实例的地址。这样无论是在Block语法中、Block语法外使用__block变量，还是__block变量配置在栈上或堆上，都可以顺利的访问同一个__block变量。
5.Block循环引用
如果在Block中使用赋有__strong修饰符的对象类型自动变量，那么当Block从栈复制到堆时，该对象为Block所持有。这样容易引起循环引用。代码如下：
typedef void(^block)(int i);
@interface ViewController ()
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
block_ = ^(int count){
NSLog(@"self=%@",self);
};
}
@end
编译警告：Capturing 'self' strongly in this block is likely to lead to a retain cycle
__weak __typeof (self) weakSelf= self;
block_ = ^(int count){
NSLog(@"self=%@",weakSelf);
};
当我们使用__block变量避免循环引用的方法和使用__weak修饰符及__unsafe_unretained修饰符来避免循环引用。
三者之间进行比较：
通过__block变量可控制对象的持有区间,但是在执行了Block语法，却不执行Block路径时，无法避免循环引用；
__weak修饰符的另一个优点，在持有的对象弱引用的时候，若该对象被废弃，则此弱引用将自动失效且处于nil被赋值的状态；
在不能使用__weak修饰符的环境下中使用__unsafe_unretained修饰符（不必担心悬垂指针）。
