Block（五）__block变量

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summary

一、`_block`的使用

在开发中，Block内部能直接修改全局变量或者static变量，而对auto变量，就不能。__block就用于在Block内部修改auto变量的值。

上面展示了，__block是如何修改auto变量的。

二、`__block`的底层结构

2.1 Block结构体

先观察Block对象的结构，以及转换后的__block变量结构体：

从上面的结构体中可以看出，age和person最后都转换成了一个新的结构体。而且这个新的结构体的第一个成员变量是isa指针，即这个是一个对象。所以得出第一个结论：

结论1 ：__block变量转换为一个对象__Block_byref_**；

整个转换过程和结构如下：

__Block_byref_***对象其中各个元素如上图：

isa指针

__forwarding指针

val是原变量

_size及_flags不是很重要的元素，忽略不谈。

2.2 Block代码中调用

以上代码，我们之前见过很多次，但是不同于之前的讨论过的情形：

全局变量，Block不会捕获，使用时直接访问；

auto基本类型变量，Block捕获其变量，存储于Block内部，是值传递；

static基本类型局部变量，Block捕获其变量指针，存储于Block内部，是指针传递；

auto对象类型，Block捕获其变量及其所有权修饰符，即强引用、弱引用等修饰符；

然而在此处，Block针对__block变量，则是另一种处理方式，将其封装为为对象后，使用时访问该变量又略有不同。

(age->__forwarding->age) = 30;(person->__forwarding->person = ....

我们整理了如下图：

2.3 `__block`变量对象结构

2.3.1`isa`

isa指针作为对象的标记之一，不用多说。

2.3.2`__forwarding`

这是一个很奇怪的指针，从图中可以看出，它指向的是自己，如下图所示：

为什么会指向自己呢，原因是当栈中的Block复制到堆中的时候，在栈中仍然能正确访问堆中的变量。

下面我们就针对此，做一个小实验：

上面打印的结果：

可以看出，在栈中和堆中age的值只有一个，地址也是相同的。即均指向堆中的age值，也要特别注意，这个age变量，是__block修饰后，转换的结构体中的age变量，而不同于未加__block修饰，直接存在于栈中的age变量值。

2.3.3 val

我们在上面Block代码调用封装__block变量的值时，是通过__forwarding指针调用的，如下：

(age->__forwarding->age) = 30;(person->__forwarding->person = ....

val就指封装成对应的__Block_byref_***后原来变量的值。比如age，就是

__Block_byref_age_0->age。

三、`__block`变量内存管理

上面在描述__block变量封装成对象后，一直没有讲述Block对象对应的Desc结果，根据之前的文章，我们了解到Desc就是描述如何管理内存的结构体。我们先回顾一下之前的一些捕获变量或对象是如何管理内存的。

注：下面“干预”是指不用程序员手动管理，其实本质还是要系统管理内存的分配与释放。

auto局部基本类型变量，因为是值传递，内存是跟随Block，不用干预；

static局部基本类型变量，指针传递，由于分配在静态区，故不用干预；

全局变量，存储在数据区，不用多说，不用干预；

局部对象变量，如果在栈上，不用干预。但Block在拷贝到堆的时候，对其retain，在Block对象销毁时，对其release；

在这里，__block变量呢？

很简单，看Desc，但也要注意一个点：

注意点就是：__block变量在转换后封装成了一个新对象，内存管理会多出一层。

3.1 基本类型的Desc

上述age是基本类型，其转换后的结构体为：

而Block中的Desc如下：

针对基本类型，以age为例：

__Block_byref_age_0对象同样是在Block对象从栈上拷贝到堆上，进行retain；

当Block对象销毁时，对__Block_byref_age_0进行release；

__Block_byref_age_0内age，由于是基本类型，是不用进行内存手动干预的。

3.2 对象类型的Desc

下面看__block对象类型的转换：

当然，针对Desc，在上文 3.1 基本类型的Desc 中已经贴出来了。但我们还观察到，因为捕获的本身是一个对象类型，所以该对象类型还需要进行内存是的干预。

这里有两个熟悉的函数，即用于管理对象auto变量时，我们见过，用于管理对象auto的内存：

那么这两个函数对应的实现，我们也找出来：

3.2.1 初始化__block对象

下面针对转换来转换去的细节做了删减，方便阅读：

我们注意观察，在__Block_byref_id_object_copy_131和__Block_byref_id_object_dispose_131函数中，都会偏移40字节，我们再看__block BFPerson对象转换后的__Block_byref_person_1结构体发现，其40字节偏移处就是原本的BFPerson *person对象。

3.2.2 对象类型的内存管理

以BFPerson *person，在__block修饰后，转换为：__Block_byref_person_1对象：

__Block_byref_person_1对象同样是在Block对象从栈上拷贝到堆上，进行retain；

当__Block_byref_person_1进行retain同时，会将person对象进行retain

当Block对象销毁时，对__Block_byref_person_1进行release

当__Block_byref_person_1对象release时，会将person对象release

3.2.3 与auto对象变量的区别

四、从栈到堆

Block从栈复制到堆时，__block变量产生的影响如下：

__block变量的配置存储域	Block从栈复制到堆的影响
栈	从栈复制到堆，并被Block持有
堆	被Block持有

4.1 Block从栈拷贝到堆

当有多个Block对象，持有同一个__block变量。

当其中任何Block对象复制到堆上，__block变量就会复制到堆上。

后续，其他Block对象复制到堆上，__block对象引用计数会增加。

Block复制到堆上的对象，持有__block对象。

4.2 Block销毁

4.3 总结

五、更多的细节

5.1 `__block`捕获变量存放在哪？

上面代码输出：

可以看到，不管是age还是person，均在堆空间。

其实，本质上，将Block从栈拷贝到堆，也会将__block对象一并拷贝到堆，如下图：

5.2. 对象与__block变量的区别

测试下面代码，测试代码-__block与对象

转换后：

从上面可以得出：

参考

示例源码

1.__block

一、_block的使用

二、__block的底层结构