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Apple從OS X 10.4和iOS 4以后開始支持block，相對于delegate，block有很多便捷之處，使得代碼更簡潔，可讀性更強。但是如果使用不當，則會造成很多問題。本文結合自己的經驗和《Pro Multithreading and Memory Management for iOS and OS X: with ARC, Grand Central Dispatch, and Blocks》書中的知識點，介紹block的相關知識點。

block語法

我們通過以下圖來了解block的語法，圖片來自這里

block語法結構圖

我們來看看上面的圖，代碼如下

int multiplier = 7;
int (^myBlock)(int) = ^(int num) {
    return num * multiplier;
};

根據圖中的解釋，我們從左向右來看，該block返回值為int類型，'^'符號聲明一個名為myblock的block，該block有一個int類型的入參，等號右邊則為block的定義，block有一個名為num的int類型的入參，{return num * multiplier;};則為該block的block實現部分。

該block的調用方法如下，看起來像C的函數調用。

int result =  myBlock(2); //reslut = 14;

我們來看看復雜一點的情況：

- (void)startWithBlock:(void(^)())block {
    block();
}

- (void)testBlock {
    NSString *strBlock = @"NSStackBlock";
    [self startWithBlock:^{
        NSLog(@"%@",strBlock);
    }];
}

控制臺輸出

NSStackBlock

以上代碼，新手看起來可能是會有些費勁的。我們一步一步來，首先，我們調用testBlock函數，在該函數中，

^{
     NSLog(@"%@",strBlock);
 }];

該代碼塊實際上是傳給了startWithBlock函數的參數block，當執行startWithBlock函數時，調用block()，實際上就是執行了以上代碼塊。

使用typedef定義block類型
以上代碼可以通過typedef來定義block，以便閱讀，如下

typedef int (^myBlock)(int num);

在定義某個block類型時，可以使用

myBlock aBlock = ^(int num) {
    //Implemention
};

這樣看起來，要比之前簡單得多。

block捕獲外部變量

block內可以訪問block之前定義的變量：

int multiplier = 7;
int (^myBlock)(int) = ^(int num) {
    return num * multiplier;
};
int result =  myBlock(2); //reslut = 14;

但是，如果想在block內部改變multiplier的值，編輯器則會報錯

int multiplier = 7;
int (^myBlock)(int) = ^(int num) {
    multiplier = 5;
    return num * multiplier;
};

編輯器會提示: 變量不能被賦值，需要加上__block修飾符

error: variable is not assignable (missing __block type specifier)

此時，需要將該變量使用__block修飾：

__block int multiplier = 7;
int (^myBlock)(int) = ^(int num) {
    multiplier = 5;
    return num * multiplier;
};

如果multiplier變量是static、static global或者global變量，則不需要添加__block，該值也是可以在block內部修改的。

static int multiplier = 7;
int (^myBlock)(int) = ^(int num) {
    multiplier = 5;
    return num * multiplier;
};

因為static、static global或者global變量都是存儲在內存中的全局區（靜態區），對于這三種類型變量，block內部是捕獲了其指針，則可以直接訪問修改；而對于之前的臨時變量，block則只是捕獲了該變量的值，無法修改到外部的變量。

block內部還可以訪問類的實例變量和self變量

@interface EOCClass : NSObject 
@property (nonatomic, copy) NSString *anInstanceVariable;
@end

@implementation EOCClass

- (void)anInstanceMethod {
    
    void (^someBlock)() = ^ {
        self.anInstanceVariable = @"Something";
    };
    someBlock();
    NSLog(@"self.aninstanceVaraible = %@", self.anInstanceVariable);
    //self.aninstanceVaraible = Something
}

@end

block的內部結構

block 的數據結構定義如下（圖片來自這里)：

block內存布局

對應的結構體定義如下：

struct Block_descriptor {
    unsigned long int reserved;
    unsigned long int size;
    void (*copy)(void *dst, void *src);
    void (*dispose)(void *);
};

struct Block_layout {
    void *isa;
    int flags;
    int reserved;
    void (*invoke)(void *, ...);
    struct Block_descriptor *descriptor;
    /* Imported variables. */
};

從上面代碼看出，一個 block 實例實際上由 6 部分構成：

isa指針：指向該block類型的類的指針,
每個Objective-C對象，都有一個isa指針，指向對象的類，而Class里也有個isa的指針, 指向meteClass(元類)。元類保存了類方法的列表。元類也有isa指針,它的isa指針最終指向的是一個根元類(root meteClass)。根元類的isa指針指向本身。如下圖

圖片來自《Pro Multithreading and Memory Management for iOS and OS X: with ARC, Grand Central Dispatch, and Blocks》

對于block，isa指針可以指向
_NSConcreteStackBlock、_NSConcreteMallocBlock、_NSConcreteGlobalBlock這三種類型
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block的實現代碼地址。
descriptor：指向結構體的指針，block的附加描述信息，比如保留變量數、block的大小、copy和dispose輔助函數的函數指針指針
copy函數為當block執行copy操作或者當block從棧上拷貝到堆上時調用，dispose函數則是block在堆上釋放時調用。
variables：block內部捕獲的對象，如

void (^blk)(void) = ^{print(fmt,val)};

此時，variables中則為fmt和val這兩個變量

block的類型

block有_NSConcreteStackBlock、_NSConcreteMallocBlock、_NSConcreteGlobalBlock這三種類型。
三種block在內存中存儲位置如下圖

圖片來自《Pro Multithreading and Memory Management for iOS and OS X: with ARC, Grand Central Dispatch, and Blocks》

block類型的區分

以下情況，block為_NSConcreteGlobalBlock類型

block內部只使用了全局變量
block內部沒有使用任何外部的局部變量

除了以上兩種情況，其他的block為_NSConcreteStackBlock類型。
而對于_NSConcreteMallocBlock，只有當_NSConcreteStackBlock類型的block執行copy操作（手動或者系統執行）時，該block才會是_NSConcreteMallocBlock類型

我們來看看代碼，直觀的看看這三種類型的block

_NSConcreteGlobalBlock
由類型名字可以得知，該block是存儲在在內存中全局區的。

void (^block)() = ^{
    NSLog(@"This is a global block");
};
NSLog(@"%@",block);

控制臺輸出

<__NSGlobalBlock__: 0x104fd52d0>

或者

int globalVal = 1; //此處為全局變量
int (^myBlock)(int) = ^(int num) {
    return num * globalVal;
};
NSLog(@"%@",block);

控制臺輸出

<__NSGlobalBlock__: 0x104fd5310>

該block所需要的全部信息都能在編譯期確定。該block是全局存在的，相當于單例了。

_NSConcreteStackBlock
由該類型的名字可以看出，該block所占的內存區域是分配在棧（stack）中的。也就是說，塊只在定義它的那個范圍內（作用域）內有效。如下面代碼：

int multiplier = 7;
NSLog(@"%@",^(int num) {
    return num * multiplier;
};);

控制臺輸出

<__NSStackBlock__: 0x7fff59615a18>

以上代碼，block內部捕獲了multiplier這個外部的局部變量，所以是_NSConcreteStackBlock類型。
因為該block存在在棧上，在超過block的作用域時，該block就會被系統釋放，就有可能會出現block內部的代碼還沒有走完，就被釋放掉的情況。對于這種情況，應該對block執行copy操作，將block復制到堆上。
注：在ARC下，系統在大部分情況下，會將block從棧上復制到堆上，這個后面會細說

_NSConcreteMallocBlock
對以上代碼中的block執行copy操作，block就變成了_NSConcreteMallocBlock類型，如下

int multiplier = 7;
NSLog(@"mallocBlock:%@",[^(int num) {
    return num * multiplier;
} copy]);

控制臺輸出

<__NSMallocBlock__: 0x6000000486a0>

拷貝到堆后,block的生命周期就與一般的OC對象一樣了。

ARC 下 block 的自動拷貝和手動拷貝

ARC下，以下幾種情況，系統會將block從棧上自動復制到堆上

當 block 作為函數返回值返回時；
當 block 被賦值給__strong修飾的 id 類型的對象或 block 對象時；
當 block 作為參數被傳入方法名帶有 usingBlock 的 Cocoa Framework 方法或 GCD 的 API 時(比如使用NSArray的enumerateObjectsUsingBlock和GCD的dispatch_async方法時，其block不需要我們手動執行copy操作)
注：系統方法內部對block進行了copy操作

因為在ARC下，對象默認是用__strong修飾的，所以大部分情況下編譯器都會將 block從棧自動復制到堆上，除了以下情況

block 作為方法或函數的參數傳遞時，編譯器不會自動調用 copy 方法；
block 作為臨時變量，沒有賦值給其他block

看看代碼

block作為函數的返回值，如下

- (void(^)())blockReturn {
    NSString *strBlock = @"NSMallocBlock";
    return ^(){
        NSLog(@"%@",strBlock);
    };
}
NSLog(@"%@",[self blockReturn]);

控制臺輸出

<__NSMallocBlock__: 0x7fa161f081f0>

block賦值給強引用block

typedef void(^block)();

NSString *strBlock = @"NSMallocBlock";
block mallocBlock = ^(){
    NSLog(@"%@",strBlock);
};
NSLog(@"%@",mallocBlock);

控制臺輸出

<__NSMallocBlock__: 0x7fedd0d26110>

將block作為臨時變量

NSString *strBlock = @"NSStackBlock";
NSLog(@"%@",^(){
    NSLog(@"%@",strBlock);
});

控制臺輸出

<__NSStackBlock__: 0x7fff563aa9b0>

block作為函數參數

- (void)startWithBlock:(void(^)())block {
    NSLog(@"%@",block);
}

- (void)testBlock {
    NSString *strBlock = @"NSStackBlock";
    [self startWithBlock:^{
        NSLog(@"%@",strBlock);
    }];
}

執行testBlock方法，控制臺輸出

<__NSStackBlock__: 0x7fff563aa988>

此處可能會有疑問：既然當block作為函數參數時為_NSConcreteStackBlock類型，超出其作用域時，block會被釋放掉，那會不會出現函數先退出了，block還是沒有執行完畢的？

經過我測試，我發現，其實在函數中，在block執行完畢前，函數是不會退出的。因為函數中按順序執行的，函數中block后的代碼會等待block執行完畢，所以在block塊代碼未執行完畢時，該函數不會退出，從而沒有超過block的作用域，block不會被釋放。看下面的例子就可以明白了。

- (void)startWithBlock:(void(^)())block {
    block();
    NSLog(@"%@",block);
}
- (void)testBlock {
    NSString *strBlock = @"NSStackBlock";
    [self startWithBlock:^{
        NSLog(@"%@",strBlock);
    }];
}

控制臺輸出

NSStackBlock
<__NSStackBlock__: 0x7fff54ba4a20>

從打印結果可以看出，當我們執行startWithBlock函數時，先是執行了block內的代碼，再是執行函數中block后的代碼，所以可以保證block執行完畢。

可能，還有人會問，如果把block()放在子線程中執行呢，這樣就不是按順序執行了，在block塊代碼執行之前，函數就退出了，這樣是不是block就不能執行完畢呢？

其實，把block放子線程中，無非是通過GCD和performSelectorInBackground方法，系統會自動GCD的block進copy操作，而performSelectorInBackground需要傳一個selector，又相當于走進了函數里，還是按順序執行了，函數還是會等待block執行完畢。

針對不同block類型的copy、retain、release操作

對block不管是retain、copy、release都不會改變引用計數retainCount，retainCount始終是1；
針對NSConcreteGlobalBlock：retain、copy、release操作都無效；
針對NSConcreteStackBlock：retain、release操作無效
注意的是，NSConcreteStackBlock離開其作用域后，該block內存將被回收，即使retain也沒用。容易犯的錯誤是[[mutableAarry addObject:stackBlock]，在stackBlock離開其作用域失效后，從mutableAarry中取到的stackBlock已經被回收，變成了野指針。正確的做法是先將stackBlock copy到堆上，然后加入數組：[mutableAarry addObject:[stackBlock copy]]。
NSConcreteMallocBlock支持retain、release，雖然retainCount始終是1，但內存管理器中仍然會增加、減少計數。copy之后不會生成新的對象，只是增加了一次引用，類似retain；

注：盡量不要對block使用retain操作。因為從上可以看出，retain操作對）_NSConcreteStackBlock并沒有效果，這樣會誤以為retain生效了，在后續調用block的時候，其實block早就被釋放了，從而導致crash

block循環引用問題

可以使用__weak、__unsafe_unretained、__block修飾詞修飾被block持有的對象來打破循環，還有就是在block執行完畢的時候，將block置nil的方法。具體細節這里就不講了，有興趣的童鞋可以看看我簡書上寫了另一篇文章。

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學會使用Objective-C中的block

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block語法

block捕獲外部變量

block的內部結構

block的類型

block類型的區分

ARC 下 block 的自動拷貝和手動拷貝

看看代碼

block作為函數的返回值，如下

block賦值給強引用block

將block作為臨時變量

block作為函數參數

針對不同block類型的copy、retain、release操作

block循環引用問題

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block的類型

block類型的區分

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block賦值給強引用block

將block作為臨時變量

block作為函數參數

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