.相關概念
在這篇筆記開始之前，我們需要對以下概念有所了解。
1.1 操作系統中的棧和堆
注：這里所說的堆和棧與數據結構中的堆和棧不是一回事。
我們先來看看一個由C/C++/OBJC編譯的程序占用內存分布的結構：
棧區（stack）：由系統自動分配，一般存放函數參數值、局部變量的值等。由編譯器自動創建與釋放。其操作方式類似于數據結構中的棧，即后進先出、先進后出的原則。
例如：在函數中申明一個局部變量int b;系統自動在棧中為b開辟空間。
堆區（heap）：一般由程序員申請并指明大小，最終也由程序員釋放。如果程序員不釋放，程序結束時可能會由OS回收。對于堆區的管理是采用鏈表式管理的，操作系統有一個記錄空閑內存地址的鏈表，當接收到程序分配內存的申請時，操作系統就會遍歷該鏈表，遍歷到一個記錄的內存地址大于申請內存的鏈表節點，并將該節點從該鏈表中刪除，然后將該節點記錄的內存地址分配給程序。
例如：在C中malloc函數
1charp1;2p1 = (char)malloc(10);
但是p1本身是在棧中的。
鏈表：是一種常見的基礎數據結構，一般分為單向鏈表、雙向鏈表、循環鏈表。以下為單向鏈表的結構圖：
單向鏈表是鏈表中最簡單的一種，它包含兩個區域，一個信息域和一個指針域。信息域保存或顯示關于節點的信息，指針域儲存下一個節點的地址。
上述的空閑內存地址鏈表的信息域保存的就是空閑內存的地址。
全局區/靜態區：顧名思義，全局變量和靜態變量存儲在這個區域。只不過初始化的全局變量和靜態變量存儲在一塊，未初始化的全局變量和靜態變量存儲在一塊。程序結束后由系統釋放。
文字常量區：這個區域主要存儲字符串常量。程序結束后由系統釋放。
程序代碼區：這個區域主要存放函數體的二進制代碼。
下面舉一個前輩寫的例子：
1//main.cpp2inta =0;//全局初始化區3char*p1;//全局未初始化區4main {5intb;//棧6chars[] ="abc";//棧7char*p2;//棧8char*p3 ="123456";//123456\0在常量區，p3在棧上9staticintc =0；//全局靜態初始化區10p1 = (char*)malloc(10);11p2 = (char*)malloc(20);//分配得來的10和20字節的區域就在堆區12strcpy(p1,"123456");//123456\0在常量區，這個函數的作用是將"123456" 這串字符串復制一份放在p1申請的10個字節的堆區域中。13//p3指向的"123456"與這里的"123456"可能會被編譯器優化成一個地址。14}
strcpy函數
原型聲明：extern char *strcpy(char* dest, const char *src);
功能：把從src地址開始且含有NULL結束符的字符串復制到以dest開始的地址空間。
1.2 結構體（Struct）
在C語言中，結構體(struct)指的是一種數據結構。結構體可以被聲明為變量、指針或數組等，用以實現較復雜的數據結構。結構體同時也是一些元素的集合，這些元素稱為結構體的成員(member)，且這些成員可以為不同的類型，成員一般用名字訪問。
我們來看看結構體的定義：
structtag { member-list } variable-list;
struct：結構體關鍵字。
tag：結構體標簽。
member-list：結構體成員列表。
variable-list：為結構體聲明的變量列表。
在一般情況下，tag，member-list，variable-list這三部分至少要出現兩個。以下為示例：
1//該結構體擁有3個成員，整型的a，字符型的b，雙精度型的c2//并且為該結構體聲明了一個變量s13//該結構體沒有標明其標簽4struct{5inta;6charb;7doublec;8} s1;9//該結構體擁有同樣的三個成員10//并且該結構體標明了標簽EXAMPLE11//該結構體沒有聲明變量12structEXAMPLE{13inta;14charb;15doublec;16};17//用EXAMPLE標簽的結構體，另外聲明了變量t1、t2、t318structEXAMPLE t1, t2[20], *t3;
以上就是簡單結構體的代碼示例。結構體的成員可以包含其他結構體，也可以包含指向自己結構體類型的指針。結構體的變量也可以是指針。
下面我們來看看結構體成員的訪問。結構體成員依據結構體變量類型的不同，一般有2種訪問方式，一種為直接訪問，一種為間接訪問。直接訪問應用于普通的結構體變量，間接訪問應用于指向結構體變量的指針。直接訪問使用結構體變量名.成員名，間接訪問使用(*結構體指針名).成員名或者使用結構體指針名->成員名。相同的成員名稱依靠不同的變量前綴區分。
1structEXAMPLE{2inta;3charb;4};5//聲明結構體變量s1和指向結構體變量的指針s26structEXAMPLE s1, *s2;7//給變量s1和s2的成員賦值,注意s1.a和s2->a并不是同一成員8s1.a =5;9s1.b =6;10s2->a =3;11s2->b =4;
最后我們來看看結構體成員存儲。在內存中，編譯器按照成員列表順序分別為每個結構體成員分配內存。如果想確認結構體占多少存儲空間，則使用關鍵字sizeof，如果想得知結構體的某個特定成員在結構體的位置，則使用offsetof宏(定義于stddef.h)。
1structEXAMPLE{2inta;3charb;4};5//獲得EXAMPLE類型結構體所占內存大小6intsize_example =sizeof(structEXAMPLE );7//獲得成員b相對于EXAMPLE儲存地址的偏移量8intoffset_b = offsetof(structEXAMPLE, b );
1.3 閉包（Closure）
閉包就是一個函數，或者一個指向函數的指針，加上這個函數執行的非局部變量。
說的通俗一點，就是閉包允許一個函數訪問聲明該函數運行上下文中的變量，甚至可以訪問不同運行上文中的變量。
我們用腳本語言來看一下：
1function funA(callback){2alert(callback());3}4function funB(){5var str ="Hello World";//函數funB的局部變量，函數funA的非局部變量6funA（7function（）{8returnstr;9}10）；11}
通過上面的代碼我們可以看出，按常規思維來說，變量str是函數funB的局部變量，作用域只在函數funB中，函數funA是無法訪問到str的。但是上述代碼示例中函數funA中的callback可以訪問到str，這是為什么呢，因為閉包性。
2.blcok基礎知識
block實際上就是Objective-C語言對閉包的實現。
2.1 block的原型及定義
我們來看看block的原型：
NSString * ( ^ myBlock )(int);
上面的代碼聲明了一個block(^)原型，名字叫做myBlock，包含一個int型的參數，返回值為NSString類型的指針。
下面來看看block的定義：
1myBlock = ^(intparamA )2{3return[ NSString stringWithFormat:@"Passed number: %i", paramA ];4};
上面的代碼中，將一個函數體賦值給了myBlock變量，其接收一個名為paramA的參數，返回一個NSString對象。
注意：一定不要忘記block后面的分號。
定義好block后，就可以像使用標準函數一樣使用它了：
myBlock(7);
由于block數據類型的語法會降低整個代碼的閱讀性，所以常使用typedef來定義block類型。例如，下面的代碼創建了GetPersonEducationInfo和GetPersonFamilyInfo兩個新類型，這樣我們就可以在下面的方法中使用更加有語義的數據類型。
1//Person.h2#import//Define a new type for the block3typedef NSString * (^GetPersonEducationInfo)(NSString *);4typedef NSString * (^GetPersonFamilyInfo)(NSString *);5@interfacePerson : NSObject6- (NSString *)getPersonInfoWithEducation:(GetPersonEducationInfo)educationInfo7andFamily:(GetPersonFamilyInfo)familyInfo;8@end
我們用一張大師文章里的圖來總結一下block的結構：
2.2 將block作為參數傳遞
1//.h2-(void) testBlock:( NSString * ( ^ )(int) )myBlock;3//.m4-(void) testBlock:( NSString * ( ^ )(int) )myBlock5{6NSLog(@"Block returned: %@", myBlock(7) );7}
由于Objective-C是強制類型語言，所以作為函數參數的block也必須要指定返回值的類型，以及相關參數類型。
2.3 閉包性
上文說過，block實際是Objc對閉包的實現。
我們來看看下面代碼：
1#importvoidlogBlock(int( ^ theBlock )(void) )2{3NSLog(@"Closure var X: %i", theBlock() );4}5intmain(void)6{7NSAutoreleasePool *pool;8int( ^ myBlock )(void);9intx;10pool =[ [ NSAutoreleasePool alloc ] init ];11x =42;12myBlock = ^(void)13{14returnx;15};16logBlock( myBlock );17[ pool release ];18returnEXIT_SUCCESS;19}
上面的代碼在main函數中聲明了一個整型，并賦值42，另外還聲明了一個block，該block會將42返回。然后將block傳遞給logBlock函數，該函數會顯示出返回的值42??即使是在函數logBlock中執行block，而block又聲明在main函數中，但是block仍然可以訪問到x變量，并將這個值返回。
注意：block同樣可以訪問全局變量，即使是static。
2.4 block中變量的復制與修改
對于block外的變量引用，block默認是將其復制到其數據結構中來實現訪問的，如下圖：
通過block進行閉包的變量是const的。也就是說不能在block中直接修改這些變量。來看看當block試著增加x的值時，會發生什么：
1myBlock = ^(void)2{3x++;4returnx;5};
編譯器會報錯，表明在block中變量x是只讀的。
有時候確實需要在block中處理變量，怎么辦？別著急，我們可以用__block關鍵字來聲明變量，這樣就可以在block中修改變量了。
基于之前的代碼，給x變量添加__block關鍵字，如下：
__blockintx;
對于用__block修飾的外部變量引用，block是復制其引用地址來實現訪問的，如下圖：
3.編譯器中的block
3.1 block的數據結構定義
我們通過大師文章中的一張圖來說明：
上圖這個結構是在棧中的結構，我們來看看對應的結構體定義：
1structBlock_descriptor {2unsignedlongintreserved;3unsignedlongintsize;4void(*copy)(void*dst,void*src);5void(*dispose)(void*);6};7structBlock_layout {8void*isa;9intflags;10intreserved;11void(*invoke)(void*, ...);12structBlock_descriptor *descriptor;13/*Imported variables.*/14};
從上面代碼看出，Block_layout就是對block結構體的定義：
isa指針：指向表明該block類型的類。
flags：按bit位表示一些block的附加信息，比如判斷block類型、判斷block引用計數、判斷block是否需要執行輔助函數等。
reserved：保留變量，我的理解是表示block內部的變量數。
invoke：函數指針，指向具體的block實現的函數調用地址。
descriptor：block的附加描述信息，比如保留變量數、block的大小、進行copy或dispose的輔助函數指針。
variables：因為block有閉包性，所以可以訪問block外部的局部變量。這些variables就是復制到結構體中的外部局部變量或變量的地址。
3.2 block的類型
block有幾種不同的類型，每種類型都有對應的類，上述中isa指針就是指向這個類。這里列出常見的三種類型：
_NSConcreteGlobalBlock：全局的靜態block，不會訪問任何外部變量，不會涉及到任何拷貝，比如一個空的block。例如：
1#includeintmain()2{3^{ printf("Hello, World!\n"); } ();4return0;5}
_NSConcreteStackBlock：保存在棧中的block，當函數返回時被銷毀。例如：
1#includeintmain()2{3chara ='A';4^{ printf("%c\n",a); } ();5return0;6}
_NSConcreteMallocBlock：保存在堆中的block，當引用計數為0時被銷毀。該類型的block都是由_NSConcreteStackBlock類型的block從棧中復制到堆中形成的。例如下面代碼中，在exampleB_addBlockToArray方法中的block還是_NSConcreteStackBlock類型的，在exampleB方法中就被復制到了堆中，成為_NSConcreteMallocBlock類型的block：
1voidexampleB_addBlockToArray(NSMutableArray *array) {2charb ='B';3[array addObject:^{4printf("%c\n", b);5}];6}7voidexampleB() {8NSMutableArray *array =[NSMutableArray array];9exampleB_addBlockToArray(array);10void(^block)() = [array objectAtIndex:0];11block();12}
總結一下：
_NSConcreteGlobalBlock類型的block要么是空block，要么是不訪問任何外部變量的block。它既不在棧中，也不在堆中，我理解為它可能在內存的全局區。
_NSConcreteStackBlock類型的block有閉包行為，也就是有訪問外部變量，并且該block只且只有有一次執行，因為棧中的空間是可重復使用的，所以當棧中的block執行一次之后就被清除出棧了，所以無法多次使用。
_NSConcreteMallocBlock類型的block有閉包行為，并且該block需要被多次執行。當需要多次執行時，就會把該block從棧中復制到堆中，供以多次執行。
3.3 編譯器如何編譯
我們通過一個簡單的示例來說明：
1#importtypedefvoid(^BlockA)(void);2__attribute__((noinline))3voidrunBlockA(BlockA block) {4block();5}6voiddoBlockA() {7BlockA block = ^{8//Empty block9};10runBlockA(block);11}
上面的代碼定義了一個名為BlockA的block類型，該block在函數doBlockA中實現，并將其作為函數runBlockA的參數，最后在函數doBlockA中調用函數runBloackA。
注意：如果block的創建和調用都在一個函數里面，那么優化器(optimiser)可能會對代碼做優化處理，從而導致我們看不到編譯器中的一些操作，所以用__attribute__((noinline))給函數runBlockA添加noinline，這樣優化器就不會在doBlockA函數中對runBlockA的調用做內聯優化處理。
我們來看看編譯器做的工作內容：
1#import__attribute__((noinline))2voidrunBlockA(structBlock_layout *block) {3block->invoke();4}5voidblock_invoke(structBlock_layout *block) {6//Empty block function7}8voiddoBlockA() {9structBlock_descriptor descriptor;10descriptor->reserved =0;11descriptor->size =20;12descriptor->copy =NULL;13descriptor->dispose =NULL;14structBlock_layout block;15block->isa =_NSConcreteGlobalBlock;16block->flags =1342177280;17block->reserved =0;18block->invoke =block_invoke;19block->descriptor =descriptor;20runBlockA(&block);21}
上面的代碼結合block的數據結構定義，我們能很容易得理解編譯器內部對block的工作內容。
3.4 copy()和dispose()
上文中提到，如果我們想要在以后繼續使用某個block，就必須要對該block進行拷貝操作，即從?？臻g復制到堆空間。所以拷貝操作就需要調用Block_copy()函數，block的descriptor中有一個copy()輔助函數，該函數在Block_copy()中執行，用于當block需要拷貝對象的時候，拷貝輔助函數會retain住已經拷貝的對象。
既然有有copy那么就應該有release，與Block_copy()對應的函數是Block_release()，它的作用不言而喻，就是釋放我們不需要再使用的block，block的descriptor中有一個dispose()輔助函數，該函數在Block_release()中執行，負責做和copy()輔助函數相反的操作，例如釋放掉所有在block中拷貝的變量等。
4.總結
以上內容是我學習各大師的文章后對自己學習情況的一個記錄，其中有部分文字和代碼示例是來自大師的文章，還有一些自己的理解，如有錯誤還請大家勘誤。
