前言

block在網絡上的文章也比較多，
本文將開發中block使用細節和block實現原理結合起來，
加上個人的理解，
幫助大家更好地理解block和使用block。

問題

• block的意義
• block為什么不能修改外部變量？這里的外部變量又指的是什么？
• 被block引用的對象，引用計數為何+=2？
• 循環引用究竟是為何引起的？
• __block 又是什么原理？
• block與copy

等等

block產生的意義

程序始終都要遵循逐行執行的原則，
而block 可以理解為 邏輯觸發執行
定時器 可以理解為 時間觸發執行

舉個有點意思的例子：

背景：我現在身處異世界，我有很多酷炫的技能
我現在有這樣一個技能，發動這個技能，我可以在當前這個地方留一個分身并安排好任務，然后我可以繼續做我自己的事情了，等我再次使用這個技能時，我的分身將開始處理這項任務，處理完成后，我的分身將會消失。

隱含的問題：給分身安排具體任務的時候，這個任務在未來是否能夠完成是未知的，因為我們不知道未來會發生什么，
代碼亦是如此。

進一步理解：程序是嚴密而又真實的，所以并不存在什么高科技呀，黑魔法呀～
block其實就是用程序實現了代碼緩存和對象緩存，相應的對象緩存在block對象中，
執行block，就是把緩存的代碼執行一遍，而相應的對象的狀態，可能會因為執行完緩存下來的代碼而發生變化。

到此，希望你對block會產生了那么一點點的興趣～

依舊還是要從源碼說起

強調：以下講的變量a 默認指的是 自動變量auto，不是對象類型

#import <UIKit/UIKit.h>

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        
        int a = 0;
        void (^block)(void) = ^{
            NSLog(@"%d",a);
        };
        
       block();

        return 0;
    }
}

將其翻譯成底層c++文件, 一點一點看
main函數里的代碼

int a = 10;
void (*block)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, a));
((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block);

這是一大串什么？
不要著急，我們從上到下，從左往右進行說明。
首先，block初始化這一行

// 原代碼
void (^block)(void) = ^{
       NSLog(@"%d",a);
 };
// 翻譯成c++代碼
void (*block)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, a));
// 簡化后
block =  &__main_block_impl_0(__main_block_func_0,&__main_block_desc_0_DATA,a);

1. void (*block)(void) 函數指針，參數void，返回值void

2. ((void (*)()) 上面函數指針的類型，作用是強轉

3. &__main_block_impl_0(__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, a)) 分解來看

分解第一步：__main_block_impl_0 組成

__main_block_impl_0是一個結構體，包含一個構造函數和三個變量
一個普通的結構體類型，一個結構體指針類型，
還有一個和外部的變量a，名稱一樣，類型一樣。

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

分解第二步：__main_block_impl_0 的 構造函數

第一個參數void *fp,傳入的是 &__main_block_func_0

__main_block_func_0是一個靜態函數，
它的參數又是__main_block_impl_0這個結構體指針

即 FuncPtr 存儲的是 __main_block_func_0 靜態函數地址

impl.FuncPtr = fp;

static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
  int a = __cself->a; // bound by copy
  NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_lb_tby1gwds2fnb89dzkf4cq3xh0000gn_T_main_9bc6d9_mi_0,a);
}

是不是快要繞暈了呢？

在靜態函數__main_block_func_0內，
先是獲取__main_block_impl_0結構體內的變量a，然后打印出來。

從這一點可以看出 靜態函數的作用就是寫在block內部的代碼的容器和入口。

而__main_block_impl_0結構體內的變量a的值來自外部，是在結構體的構造函數內進行了賦值操作。

得到如下結論：

獲取到的基礎變量的值在block初始化的時候已經確定了，
block外部的變量a在后續無論做什么操作，都不會影響block內部保存的變量a
這就是在block內部直接修改自動變量會報錯的原因，
如果這里直接允許修改了，在目前條件下，也僅僅能做到block內部的變量a進行重新賦值操作，和外部變量a沒有關系，產生歧義。

示例圖.png

當然，使用__block修飾的自動變量可以進行修改，那么又是什么原理呢？我們先繼續解讀當前的源碼

第二個參數 &__main_block_desc_0
__main_block_desc_0靜態結構體存儲的是block的基礎信息

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)};

第三個參數為我們用到的外部的變量a，賦值給結構體內的變量a

第四個參數沒有傳，默認為0 （輔助變量，可以忽略，不會影響block的理解）

分解第三步：__main_block_impl_0 中的 __block_impl

存儲的block的信息，相應的參數在構造函數內進行了賦值操作

struct __block_impl {
  void *isa;
  int Flags;
  int Reserved;
  void *FuncPtr;
};

最后 block初始化代碼和執行代碼放在一起看

void (^block)(void) = ^{
       NSLog(@"%d",a);
 };
// c++代碼
void (*block)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, a));
// 簡化
block =  &__main_block_impl_0(__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, a)

block();
// c++代碼
((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block);
// 簡化
block->FuncPtr(block);

block->FuncPtr 指的就是 __main_block_func_0這個函數的地址，參數為block本身

static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) {
  int a = __cself->a; // bound by copy
  NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_lb_tby1gwds2fnb89dzkf4cq3xh0000gn_T_main_19f603_mi_0,a);
 }

串起來再看block構造

block初始化：block 通過 __main_block_impl_0結構體構造函數進行初始化，同時生成__main_block_func_0靜態函數，并將其地址以及其他相關信息儲存在__block_impl這個結構體成員變量中。
其中，__block_impl這個結構體成員變量是__main_block_impl_0的首地址。

block調用：block指針指向的是__main_block_impl_0 的首地址，即__block_impl的地址，所以可以強轉為(__block_impl *)類型，并訪問其成員FuncPtr，指向的是靜態函數地址，并傳入參數__main_block_impl_0，也就是block自己。

該緩存代碼指的是：

緩存代碼一詞，代碼的意思.png

總結：
將外部變量/對象的信息緩存在__main_block_impl_0中，
將代碼緩存在靜態函數中，
靜態函數在緩存代碼的時候需要用到外部變量/對象的信息
執行block就是執行了該靜態函數

如果到此有不理解的地方可能c++基礎較薄弱，百度一下輔助查看

最后

本文說明了block的用意，揭開了黑魔法的初級面紗，細講了block基礎源碼，解釋了基礎類型的變量為何不能在block內部直接修改

后續會借此基礎之上，繼續解讀目錄中的問題