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(qiáng)。但是如果使用不當(dāng)，則會造成很多問題。本文結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)和《Pro Multithreading and Memory Management for iOS and OS X: with ARC, Grand Central Dispatch, and Blocks》書中的知識點(diǎn)，介紹block的相關(guān)知識點(diǎn)。

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(jié)構(gòu)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(jù)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(gè)名為myblock的block，該block有一個(gè)int類型的入?yún)?，等號右邊則為block的定義，block有一個(gè)名為num的int類型的入?yún)ⅲ?code>{return num * multiplier;};則為該block的block實(shí)現(xiàn)部分。

該block的調(diào)用方法如下，看起來像C的函數(shù)調(diào)用。

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

我們來看看復(fù)雜一點(diǎn)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(fèi)勁的。我們一步一步來，首先，我們調(diào)用testBlock函數(shù)，在該函數(shù)中，

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

該代碼塊實(shí)際上是傳給了startWithBlock函數(shù)的參數(shù)block，當(dāng)執(zhí)行startWithBlock函數(shù)時(shí)，調(diào)用block()，實(shí)際上就是執(zhí)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(gè)block類型時(shí)，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(nèi)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(nèi)部改變multiplier的值，編輯器則會報(bào)錯(cuò)

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(shí)，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(nèi)部修改的。

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

因?yàn)閟tatic、static global或者global變量都是存儲在內(nèi)存中的全局區(qū)（靜態(tài)區(qū)），對于這三種類型變量，block內(nèi)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(shí)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(nèi)部還可以訪問類的實(shí)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(nèi)部結(jié)構(gòu)

block 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義如下（圖片來自 這里)：

block內(nèi)存布局

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(gè) block 實(shí)例實(shí)際上由 6 部分構(gòu)成：

• isa指針：指向該block類型的類的指針,
  每個(gè)Objective-C對象，都有一個(gè)isa指針，指向?qū)ο蟮念?，而Class里也有個(gè)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(gè)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(jì)數(shù)、判斷block是否需要執(zhí)行輔助函數(shù)等。

• reserved：保留變量，我的理解是表示block內(nèi)部的變量數(shù)。

• invoke：函數(shù)指針，指向block的實(shí)現(xiàn)代碼地址。

• descriptor：指向結(jié)構(gòu)體的指針，block的附加描述信息，比如保留變量數(shù)、block的大小、copy和dispose輔助函數(shù)的函數(shù)指針指針
  copy函數(shù)為當(dāng)block執(zhí)行copy操作或者當(dāng)block從棧上拷貝到堆上時(shí)調(diào)用，dispose函數(shù)則是block在堆上釋放時(shí)調(diào)用。

• variables：block內(nèi)部捕獲的對象，如

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

此時(shí)，variables中則為fmt和val這兩個(gè)變量

block的類型

block有_NSConcreteStackBlock、_NSConcreteMallocBlock、_NSConcreteGlobalBlock這三種類型。
三種block在內(nèi)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(qū)分

以下情況，block為_NSConcreteGlobalBlock類型

• block內(nèi)部只使用了全局變量
• block內(nèi)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(dāng)_NSConcreteStackBlock類型的block執(zhí)行copy操作（手動或者系統(tǒng)執(zhí)行）時(shí)，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

1. _NSConcreteGlobalBlock
   由類型名字可以得知，該block是存儲在在內(nèi)存中全局區(qū)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(dāng)于單例了。

2. _NSConcreteStackBlock
   由該類型的名字可以看出，該block所占的內(nèi)存區(qū)域是分配在棧（stack）中的。也就是說，塊只在定義它的那個(gè)范圍內(nèi)（作用域）內(nèi)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(nèi)部捕獲了multiplier這個(gè)外部的局部變量，所以是_NSConcreteStackBlock類型。
因?yàn)樵揵lock存在在棧上，在超過block的作用域時(shí)，該block就會被系統(tǒng)釋放，就有可能會出現(xiàn)block內(nèi)部的代碼還沒有走完，就被釋放掉的情況。對于這種情況，應(yīng)該對block執(zhí)行copy操作，將block復(fù)制到堆上。
注：在ARC下，系統(tǒng)在大部分情況下，會將block從棧上復(fù)制到堆上，這個(gè)后面會細(xì)說

3. _NSConcreteMallocBlock
   對以上代碼中的block執(zhí)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(tǒng)會將block從棧上自動復(fù)制到堆上

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

因?yàn)樵贏RC下，對象默認(rèn)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(fù)制到堆上，除了以下情況

• block 作為方法或函數(shù)的參數(shù)傳遞時(shí)，編譯器不會自動調(diào)用 copy 方法；
• block 作為臨時(shí)變量，沒有賦值給其他block

看看代碼

block作為函數(shù)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(qiáng)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(shí)變量

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

控制臺輸出

<__NSStackBlock__: 0x7fff563aa9b0>

block作為函數(shù)參數(shù)

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

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

執(zhí)行testBlock方法，控制臺輸出

<__NSStackBlock__: 0x7fff563aa988>

此處可能會有疑問：既然當(dāng)block作為函數(shù)參數(shù)時(shí)為_NSConcreteStackBlock類型，超出其作用域時(shí)，block會被釋放掉，那會不會出現(xiàn)函數(shù)先退出了，block還是沒有執(zhí)行完畢的？

經(jīng)過我測試，我發(fā)現(xiàn)，其實(shí)在函數(shù)中，在block執(zhí)行完畢前，函數(shù)是不會退出的。因?yàn)楹瘮?shù)中按順序執(zhí)行的，函數(shù)中block后的代碼會等待block執(zhí)行完畢，所以在block塊代碼未執(zhí)行完畢時(shí)，該函數(shù)不會退出，從而沒有超過block的作用域，block不會被釋放?？聪旅娴睦泳涂梢悦靼琢恕?/p>

- (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(jié)果可以看出，當(dāng)我們執(zhí)行startWithBlock函數(shù)時(shí)，先是執(zhí)行了block內(nèi)的代碼，再是執(zhí)行函數(shù)中block后的代碼，所以可以保證block執(zhí)行完畢。

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

其實(shí)，把block放子線程中，無非是通過GCD和performSelectorInBackground方法，系統(tǒng)會自動GCD的block進(jìn)copy操作，而performSelectorInBackground需要傳一個(gè)selector，又相當(dāng)于走進(jìn)了函數(shù)里，還是按順序執(zhí)行了，函數(shù)還是會等待block執(zhí)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(jì)數(shù)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(nèi)存將被回收，即使retain也沒用。容易犯的錯(cuò)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(jīng)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(shù)組：[mutableAarry addObject:[stackBlock copy]]。
• NSConcreteMallocBlock支持retain、release，雖然retainCount始終是1，但內(nèi)存管理器中仍然會增加、減少計(jì)數(shù)。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?yàn)閺纳峡梢钥闯?，retain操作對）_NSConcreteStackBlock并沒有效果，這樣會誤以為retain生效了，在后續(xù)調(diào)用block的時(shí)候，其實(shí)block早就被釋放了，從而導(dǎo)致crash

block循環(huán)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(huán)，還有就是在block執(zhí)行完畢的時(shí)候，將block置nil的方法。具體細(xì)節(jié)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。