本系列博文总结自《Pro Multithreading and Memory Management for iOS and OS X with ARC》
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block 顾名思义就是代码块，将同一逻辑的代码放在一个块，使代码更简洁紧凑，易于阅读，而且它比函数使用更方便，代码更美观，因而广受开发者欢迎。但同时 block 也是 iOS 开发中坑最多的地方之一，因此有必要了解下 block 的实现原理，知其然，更知其所以然，才能从根本上避免挖坑和踩坑。
需要知道的是，block 只是 Objective-C 对闭包的实现，并不是 iOS 独有的概念，在 C++、Java 等语言也有实现闭包，名称不同而已。
特别声明
以下研究所用的过程代码由 clang 编译前端生成，仅作理解之用。实际上 clang 根本不会将 block 转换成人类可读的代码，它对 block 到底做了什么，谁也不知道。
所以，切勿将过程代码当做block的实际实现，切记切记！！！
test.m 代码用 clang 工具翻译 test.cpp
clang -rewrite-objc test.m
test.m 代码
/************* Objective-C 源码 *************/int main(){ void (^blk)(void) = ^{ printf("Block\n"); }; blk(); return 0;}
test.cpp
/************* 使用 clang 翻译后如下 *************/struct __block_impl{ void *isa; int Flags; int Reserved; void *FuncPtr;};struct __main_block_impl_0{ struct __block_impl impl; struct __main_block_desc_0* Desc; __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags=0) { impl.isa = &_NSConcreteStackBlock; impl.Flags = flags; impl.FuncPtr = fp; Desc = desc; }};static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself){ printf("Block\n");}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) };int main(){ void (*blk)(void) = (void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA); ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)blk)->FuncPtr)((__block_impl *)blk); return 0;}
接着，我们逐一来看下这些函数和结构体
block 结构体信息详解
struct __block_impl
// __block_impl 是 block 实现的结构体struct __block_impl{ void *isa; int Flags; int Reserved; void *FuncPtr;};
isa
-
指向实例对象，表明 block 本身也是一个 Objective-C 对象。block 的三种类型：
_NSConcreteStackBlock
- 、
_NSConcreteGlobalBlock
- 、
_NSConcreteMallocBlock
- ，即当代码执行时，isa 有三种值
impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;
impl.isa = &_NSConcreteMallocBlock;
impl.isa = &_NSConcreteGlobalBlock;
从这些实例对象可以看出 block 所在内存区域分别为stack、ROData、heap，后面文章会详说。
Flags
-
按位承载 block 的附加信息；
Reserved
-
保留变量；
FuncPtr
-
函数指针，指向 Block 要执行的函数，即
{ printf("Block\n") }
- ;
struct __main_block_impl_0
// __main_block_impl_0 是 block 实现的结构体，也是 block 实现的入口struct __main_block_impl_0{ struct __block_impl impl; struct __main_block_desc_0* Desc; __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int flags=0) { impl.isa = &_NSConcreteStackBlock; impl.Flags = flags; impl.FuncPtr = fp; Desc = desc; }};
impl
-
block 实现的结构体变量，该结构体前面已说明；
Desc
-
描述 block 的结构体变量；
__main_block_impl_0
-
结构体的构造函数，初始化结构体变量
impl
- 、
Desc
- ；
static void __main_block_func_0
// __main_block_func_0 是 block 要最终要执行的函数代码static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself){ printf("Block\n");}
static struct __main_block_desc_0
// __main_block_desc_0 是 block 的描述信息结构体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) };
reserved
-
结构体信息保留字段
Block_size
-
结构体大小
__main_block_desc_0_DATA
block 实现的执行流程
main()调用 __main_block_impl_0 构造函数初始化结构体__main_block_impl_0（__main_block_func_0 , __main_block_desc_0_DATA）;得到的__main_block_impl_0 类型变量赋值给 blk执行 blk->FuncPtr()函数，即 printf("Block\n");End
最基础的 block 实现就这么简单。
接着再看 block 获取外部变量
block 获取外部变量
运行下面的代码
int main(){ int intValue = 1; void (^blk)(void) = ^{ printf("intValue = %d\n", intValue); }; blk(); return 0;}
打印结果
intValue = 1
和第一段源码不同的是，这里多了个局部变量 intValue，而且还在 block 里面获取到了。
通过前一段对 block 源码的学习，我们已经了解到 block 的函数定义在 main() 函数之外，那它又是如何获取 main() 里面的局部变量呢？为了解开疑惑，我们再次用 clang 重写这段代码
struct __block_impl{ void *isa; int Flags; int Reserved; void *FuncPtr;};struct __main_block_impl_0{ struct __block_impl impl; struct __main_block_desc_0* Desc; int intValue; __main_block_impl_0(void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int _intValue, int flags=0) : intValue(_intValue) { impl.isa = &_NSConcreteStackBlock; impl.Flags = flags; impl.FuncPtr = fp; Desc = desc; }};static void __main_block_func_0(struct __main_block_impl_0 *__cself){ int intValue = __cself->intValue; // bound by copy printf("intValue = %d\n", intValue);}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)};int main(){ int intValue = 1; void (*blk)(void) = (void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, intValue); ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)blk)->FuncPtr)((__block_impl *)blk); return 0;}
intValue
__main_block_impl_0 (void *fp, struct __main_block_desc_0 *desc, int _intValue, int flags=0) : intValue(_intValue)
__main_block_impl_0 结构体的同名变量 intValue，通过代码 int intValue = __cself->intValue; 取出 intValue，打印出来。
构造函数 __main_block_impl_0 冒号后的表达式 intValue(_intValue) 的意思是，用 _intValue 初始化结构体成员变量 intValue。
有四种情况下应该使用初始化表达式来初始化成员：
1：初始化const成员
2：初始化引用成员
3：当调用基类的构造函数，而它拥有一组参数时
4：当调用成员类的构造函数，而它拥有一组参数时
intValue
Variable is not assignable(missing __block type specifier)
那么如何在 block 内修改外部变量呢，请看下篇 block原理详细讲解(二)：block 和变量的内存管理
本文转自：https://www.zybuluo.com/MicroCai/note/51116
