先出2個考題：
1、
上面打印的是幾，captureNum2 出去作用域后是否被銷毀？為什么？
同樣類型的題目：
問：打印的數字為多少？
有人會回答：mutArray是captureObject方法的局部變量，mutArray指針 保存到棧上，那么當執行完captureObject方法后，出去了作用域mutArray變量就會被系統自動釋放。
所以當執行captureBlk([[NSObject alloc] init]); 的時候，mutArray為nil，每次打印的為0。
當然上面說的是錯的。
打印出來的值分別是 1，2，3。
那么如果把上面代碼中的mutArray改為weak類型：
NSMutableArray __weak *mutArray = [[NSMutableArray alloc] init];
結果又會是什么呢。
2、下面代碼分別打印的值是多少。為什么？
本文會分析上面的代碼中block底層 都做了哪些操作。
用過block的可以 直接忽略前面的語法部分。直接從第三部分看即可。
一、block的使用
iOS4.0開始進入block特性。也叫做閉包。是一個函數（或指向函數的指針），再加上該函數執行的外部的上下文變量（有時候也稱作自由變量）。
1、block的聲明：
void (^blockName)(int arg1, int arg2);
中文翻譯：返回值(^block變量名)(block的參數)
參數名稱可以省略，也可以寫成：
void (^blockName)(int, int);
2、block的定義：
^void(int arg1, int arg2) {
};
中文翻譯：^返回類型(block的參數)
返回類型可以省略，也可以寫成：
^(int arg1, int arg2) {};
聲明定義和調用：
void (^blockName)(int, int) = ^(int arg1, int arg2) { NSLog(@"arg1 + arg2 = %d", arg1 + arg2); }; blockName(1,2);
block沒有參數、有返回值、作為方法的參數：
- (void)viewDidLoad { //2、沒有參數 void (^blockName2)() = ^() { NSLog(@"block2"); }; blockName2(); //3、block有返回值 int (^blockName3)(int) = ^(int n) { return n * 2; }; //4、block作為方法的參數 [self testBlock2:blockName3]; } - (void)testBlock2:(int(^)(int))myBlock { myBlock(10); }
3、block只有在調用的時候才會執行里面的函數內容。
二、block調用外部變量
1、全局變量，block可以進行讀取和修改。
@interface ViewController () { NSInteger num; } @implementation ViewController - (void)viewDidLoad { //1、block修改成員變量 void (^block1)() = ^(){ ++num; NSLog(@"調用成員變量： %ld", num); }; block1(); }
2、局部變量，block只能讀取，不能修改局部變量。這個時候是值傳遞。
如果想修改局部變量，要用__block來修飾。這個時候是引用傳遞。下面會聊下block的實現原理。
看例子：
//2、調用局部變量，不用__block NSInteger testNum2 = 10; void (^block2)() = ^() { //testNum = 1000; 這樣是編譯不通過的 NSLog(@"修改局部變量： %ld", testNum2); //打印：10 }; testNum2 = 20; block2(); NSLog(@"testNum最后的值： %ld", 20);//打印：30 //3、修改局部變量，要用__block __block NSInteger testNum3 = 10; void (^block3)() = ^() { NSLog(@"讀取局部變量： %ld", testNum3); //打印：20 testNum3 = 1000; NSLog(@"修改局部變量： %ld", testNum3); //打印：1000 }; testNum3 = 20; block3(); testNum3 = 30; NSLog(@"testNum最后的值： %ld", testNum3);//打印：30
三、block代碼分析
網上很多通過Clang（LLVM編譯器）將OC的代碼轉換成C++源碼，來進行分析的。但是這些轉換的代碼並不是block的源代碼，只是用來理解用的過程代碼。
1、block不包含任何變量
新建一個testBlock.m文件。文件中代碼為：
執行clang命令：
clang -rewrite-objc testBlock.m
生成.cpp的核心代碼主要在.cpp文件的底部，大家可以看下圖：
我加了比較詳細的注釋，具體的看圖片就好。這里重點強調下關鍵的東東：
1.1、其中block的結構體：
struct __block_impl { void *isa; int Flags; int Reserved; void *FuncPtr; };
isa：isa指針，在Objective-C中，任何對象都有isa指針。block 有三種類型：
_NSConcreteGlobalBlock：全局的靜態 block，類似函數。如果block里不獲取任何外部變量。或者的變量是全局作用域時，如成員變量、屬性等； 這個時候就是Global類型
_NSConcreteStackBlock：保存在棧中的 block，棧都是由系統管理內存，當函數返回時會被銷毀。__block類型的變量也同樣被銷毀。為了不被銷毀，block會將block和__block變量從棧拷貝到堆。
_NSConcreteMallocBlock：保存在堆中的 block，堆內存可以由開發人員來控制。當引用計數為 0 時會被銷毀。
代碼執行的時候，block的isa有上面3中值。后面還會進行詳細的說明。
1.2、__main_block_func_0 是block要執行的函數：
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) { printf("打印block函數"); }
1.3、__main_block_desc_0 是block的描述信息 的結構體
1.4、block的類型。
在上圖中可以看到：
impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
這里 impl.isa 的類型為_NSConcreteStackBlock，由於 clang 改寫的具體實現方式和 LLVM 不太一樣，所以這里 isa 指向的還是_NSConcreteStackBlock。但在 LLVM 的實現中，開啟 ARC 時，block 應該是 _NSConcreteGlobalBlock 類型。
所以 block是什么類型 在 clang代碼里是看不出來的。
如果要查看block的類型還是要通過Xcode進行打印：
打印的結果：
clangBlk = <__NSGlobalBlock__: 0x100054240> 打印block函數
上面block代碼，沒有獲取任何外部變量，應該是 _NSConcreteGlobalBlock類型的。該類型的block和函數一樣 存放在 代碼段 內存段。內存管理簡單。
2、block 訪問 局部變量
新建testBlock2.m文件，代碼如下：
通過clang命令生成 的核心代碼如下，和剛才clang的代碼 不同的地方 已經加了注釋：
2.1、可以看到 __main_block_impl_0 中添加了 一個int num的變量。在 __main_block_func_0中使用了該變量。
從這里可以看出來 這里是 值拷貝，不能修改，只能訪問。
2.2、用Xcode打印上面block代碼，得到的類型為：__NSMallocBlock。
在說_NSConcreteMallocBlock類型前，我們先說下_NSConcreteStackBlock類型。
_NSConcreteStackBlock類型的block存在棧區，當變量作用域結束的時候，這個block和block上的__block變量就會被銷毀。
這樣當block獲取了局部變量，在其他地方訪問的時候就會崩潰。block通過copy來解決了這個問題，可以將block從棧拷貝到堆。這樣當棧上的作用域結束后，仍然可以訪問block和block中的外部變量。
我們現在看下本文開頭的問題1：
為什么局部變量muArray出了作用域 還能存在？
captureBlk為默認的__strong類型，當block被賦值給__strong類型的對象或者block的成員變量時，編譯器會自動調用block的copy方法。
執行copy方法，block拷貝到堆上，mutArray變量賦值給block的成員變量。所以打印的結果就為1，2，3。
如果把上面代碼中的mutArray改為weak類型，那么打印的就都是0了。因為當出去作用域的時候，mutArray就已經被釋放了。
同時，因為NSMutableArray *mutArray 是引用類型，用clang命令執行后，發現：
struct __main_block_impl_0 { struct __block_impl impl; struct __main_block_desc_0 *Desc; id __strong mutArray;
.....
}
mutArray在block中是id類型，因為是指針 所以在block中mutArray是可以修改的，而int類型的不能修改。當然如果用__block也能修改int類型的外部變量，下面我們會詳說。
下面這個打印的結果是1，也是這個道理：
同時訪問外部變量是block進行的值傳遞，所以打印的還是1，不是2。
2.3、什么情況下block會進行copy操作。
用代碼顯示的調用copy操作：
[captureBlk2 copy];
在MRC下block定義的屬性都要加上copy，ARC的時候block定義copy或strong都是可以的，因為ARC下strong類型的block會自動完成copy的操作。
@property (nonatomic, strong) captureObjBlk2 captureBlk21;
當 block 作為函數返回值返回時。
當 block 被賦值給 __strong id 類型的對象或 block 的成員變量時。
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。
3、__block在block中的作用。
新建testBlock3.m，代碼如下：
用clang生成的代碼如下，進行了詳細的注釋：
block訪問的外部變量，在block中就是一個結構體：__Block_byref_num_0：
// 一、用於封裝 __block 修飾的外部變量 struct __Block_byref_num_0 { void *__isa; // 對象指針 __Block_byref_num_0 *__forwarding; // 指向 拷貝到堆上的 指針 int __flags; // 標志位變量 int __size; // 結構體大小 int num; // 外部變量 };
其中 int num 為外部變量名。
__Block_byref_num_0 *__forwarding; 這個是指向自己堆上的指針，這個后面會詳細說明。
為了對__Block_byref_num_0結構體進行內存管理。新加了copy和dispose函數：
//四、對__Block_byref_num_0結構體進行內存管理。新加了copy和dispose函數。 static void __main_block_copy_0(struct __main_block_impl_0*dst, struct __main_block_impl_0*src) { // _Block_object_assign 函數：當 block 從棧拷貝到堆時，調用此函數。 _Block_object_assign((void*)&dst->num, (void*)src->num, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/); } // 當 block 從堆內存釋放時，調用此函數:__main_block_dispose_0 static void __main_block_dispose_0(struct __main_block_impl_0*src) {_Block_object_dispose((void*)src->num, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);}
__main_block_impl_0 中增加了 __Block_byref_num_0類型的指針變量。所以__block的變量之所以可以修改 是因為 指針傳遞。所以block內部修改了值，外部也會改變：
struct __main_block_impl_0 { struct __block_impl impl; struct __main_block_desc_0* Desc; __Block_byref_num_0 *num; // 二、__block int num 變成了 __Block_byref_num_0指針變量。也就是 __block的變量通過指針傳遞給block __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, __Block_byref_num_0 *_num, int flags=0) : num(_num->__forwarding) { impl.isa = &_NSConcreteStackBlock; impl.Flags = flags; impl.FuncPtr = fp; Desc = desc; } };
在block要執行的函數 __main_block_func_0中，我們通過__Block_byref_num_0的__forwarding指針來修改的 外部變量，即：(num->__forwarding->num) = 10;
static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself) { __Block_byref_num_0 *num = __cself->num; // bound by ref (num->__forwarding->num) = 10; //三、這里修改的是__forwarding 指向的內存的值 printf("num = %d", (num->__forwarding->num)); }
這是為什么呢？
我們先來看下文章開頭的第二個問題：
當外部的局部變量testNum3 改變后，block內的testNum3變量也變了。
在block中修改的testNum3值，在block外部testNum3也改變了。
我們看下剛才clang生成的main方法，上面有截圖：
類似的邏輯：
用__block修改后，testNum3變量轉換為__Block_byref_num_0 的結構體。
上面說過copy操作會將block從棧拷貝到堆上， 會把 testNum3轉成的__Block_byref_num_0 結構體 賦值給block的變量。
同時 會把 __Block_byref_num_0 的結構體中的 __forwarding指針指向拷貝到堆上 結構體。
就是棧上和拷貝到堆上的 的__Block_byref_num_0都用__forwarding指向堆上的自己。
這樣在棧上修改 testNum3變量的時候，實際修改的是堆上值，所以block內外的值是相互影響。
本來想寫下block循環引用的問題。現在寫的比較累，明天單開一章來寫這個問題吧。
本文中的所有代碼還有clang生成的.cpp文件，都放到了github上。
本文參考了MicroCai的文章。
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