### iOS进阶 - Block底层原理
#### 一、Block的本质
**1. Block作为一个OC对象：**
- **ISA指针：** Block本质上是Objective-C中的一个对象，它内部有一个`isa`指针，用于指向Block类的元类，这与普通的OC对象是一致的。
- **封装性：** Block不仅包含了函数体内的代码逻辑，还封装了执行这段代码所需的所有上下文环境，包括但不限于捕获列表、局部变量等。
**2. Block的底层结构：**
- **Block的源码转换：** Block在编译过程中并不能直接转换为我们通常所理解的源代码形式，但可以通过使用Clang工具将其转换成可读的C++源代码。具体的转换步骤如下：
- 打开终端，使用`cd`命令切换到包含待转换文件的目录。
- 输入命令`clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp`来实现转换，其中`main.m`是你想要转换的.m文件，而`main.cpp`是转换后输出的文件。
- 转换完成后，你可以查看输出文件`main.cpp`，了解Block在底层是如何被表示的。
#### 二、Block的变量捕获机制
为了确保Block内部可以正确访问外部的变量，Block设计了一套捕获机制。当Block创建时，会自动捕获其作用域内的所有变量。这些变量会被复制到Block内部的数据结构中，从而保证Block无论在何处执行都能访问到正确的变量状态。
#### 三、Block的类型
Block在Objective-C中有三种主要类型：
**1. __NSGlobalBlock__:**
- 这种Block通常是在编译器确定Block可以在整个生命周期内都存在于栈上时使用。
- 当调用`copy`方法时，此类Block会被复制到堆上，成为全局Block。
**2. __NSStackBlock__:**
- 此类Block最初创建于栈上。
- 当需要将此类Block从栈移动到堆时，例如作为函数返回值或赋值给`__strong`指针时，编译器会自动进行复制。
**3. __NSMallocBlock__:**
- 这种Block始终位于堆上。
- 它是通过`malloc`分配空间并初始化的，因此具有更长的生命周期。
#### 四、对象类型的auto变量
当Block内部访问了对象类型的`auto`变量时，其行为取决于Block本身的存在位置。
**1. 如果Block位于栈上：**
- 对`auto`变量不产生强引用。
**2. 如果Block被拷贝到堆上：**
- 调用Block内部的`copy`函数。
- `copy`函数内部调用`Block_object_assign`函数。
- `Block_object_assign`函数会根据`auto`变量的修饰符(`__strong`、`__weak`、`__unsafe_unretained`)做出相应的操作，例如形成强引用或弱引用。
**3. 如果Block从堆上移除：**
- 调用Block内部的`dispose`函数。
- `dispose`函数内部调用`Block_object_dispose`函数。
- `Block_object_dispose`函数会自动释放引用的`auto`变量，类似于`release`操作。
#### 五、__block修饰符
**1. __block的底层原理：**
- `__block`修饰符可以用于解决Block内部无法修改`auto`变量的问题。
- 编译器会将`__block`变量包装成一个对象，通过`__forwarding`指针指向该对象自身。
- Block内部有一个特化的指针指向一个特定结构体，该结构体内部的`forwarding`同样指向自身，并且包含了该`__block`变量的实际值。
**2. __block的内存管理：**
- 当Block位于栈上时，不会对`__block`变量产生强引用。
- 当Block被复制到堆上时：
- 调用Block内部的`copy`函数。
- `copy`函数内部调用`__Block_object_assign`函数。
- `__Block_object_assign`函数会对`__block`变量形成强引用。
- 当Block从堆中移除时：
- 调用Block内部的`dispose`函数。
- `dispose`函数内部调用`_Block_object_dispose`函数。
- `_Block_object_dispose`函数会自动释放引用的`_block`变量。
**3. 对象类型的`auto`变量与`__block`变量：**
- 当Block位于栈上时，对这两种类型的变量都不会产生强引用。
- 当Block拷贝到堆上时，会通过`copy`函数来处理它们。
通过以上分析，我们可以了解到Block在Objective-C中的底层实现及其与变量管理之间的关系，这对于深入理解Block的工作机制及优化性能至关重要。
