__block 变量内存布局详解

1 内存布局

按照LLVM工程源码Block_private.h中的定义，__block变量的内存布局如下:

1. struct Block_byref {
2.     void *isa;
3.     struct Block_byref *forwarding;
4.     int flags;
5.     int size;
6.     // 可选
7.     void (*byref_keep)(struct Block_byref *dst, struct Block_byref *src);
8.     // 可选
9.     void (*byref_destroy)(struct Block_byref *);
10.     // 可选
11.     void *variable_layout;
12.     // 变量
13.     Type variable;
14. };

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isa通常会被赋值为0，后面会有介绍。
forwarding指针在__block变量定义时会指向Block_byref自身。
当Block发生copy时它的值会有变动，会放到Block的copy中写。
flags是标志位，后面会有介绍。
size是当前结构体所占用的字节大小。
byref_keep与Block的copy相关，只有在满足条件时才有，后面会有介绍。
byref_destory与Block的释放相关，只有在满足条件时才有，后面会有介绍。
variable_layout在__block修饰结构体Struct时才会有，后面会介绍。
variable是被定义成__block的变量。

从上图可以看到，当一个Block捕获了一个__block变量时，它的Block_Descriptor中会有copy_helper和dispose_helper。
因为Block_byref也有isa指针，虽然它不能作为一个OC对象看待，但是从结构上看，也符合BLOCK_HAS_COPY_DISPOSE被设置的条件。
但是结构体Block_byref中的byref_keep和byref_destroy仍是可选的。
下面用一个例子来直观感受一下:

1. void blockTest() {
2.   // __block 变量
3.   __block int bi = 4;
4.   void(^blk)(int, int, int) = ^(int i, int j, int k) {
5.     int result = i + j + k + bi;
6.     NSLog(@"%d", result);
7.   };
8.   
9.   // block 外操作 bi
10.   bi++;
11. }

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变量bi是一个__block变量。
使用clang的rewirte-objc将上面的代码重写为c++代码如下:

1. void blockTest() {
2.   // __block 变量
3.   __attribute__((__blocks__(byref))) __Block_byref_bi_0 bi = {(void*)0,(__Block_byref_bi_0 *)&bi, 0, sizeof(__Block_byref_bi_0), 4};
4.   void(*blk)(int, int, int) = ((void (*)(int, int, int))&__blockTest_block_impl_0((void *)__blockTest_block_func_0, &__blockTest_block_desc_0_DATA, (__Block_byref_bi_0 *)&bi, 570425344));
5.   // block 外操作 bi
6.   (bi.__forwarding->bi)++;
7. }

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可以看到__block变量被编译后，成为了Block_byref结构体:

1. struct __Block_byref_bi_0 {
2.   void *__isa;
3. __Block_byref_bi_0 *__forwarding;
4. int __flags;
5. int __size;
6. int bi;
7. };

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即使在Block外部访问bi变量，也是通过这个结构体的forwarding指针进行访问。
在Block内部访问bi变量，也是通过forwarding指针:

1. struct __blockTest_block_impl_0 {
2.   struct __block_impl impl;
3.   struct __blockTest_block_desc_0* Desc;
4.   // Block 捕获的 __block 变量 bi
5.   __Block_byref_bi_0 *bi; // by ref
6. };
9. static void __blockTest_block_func_0(struct __blockTest_block_impl_0 *__cself, int i, int j, int k) {
10.   __Block_byref_bi_0 *bi = __cself->bi; // bound by ref
11.    
12.     // Block 内部访问 bi 变量
13.     int result = i + j + k + (bi->__forwarding->bi);
14.     NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_p6_jy49zvqx2656qb8rbq64hc_w0000gn_T_Block_de3226_mi_0, result);
15. }

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forwarding指针的作用会放到Block的copy中写。
2 isa

__block变量结构体的isa指针会固定设置为0。
3 flags

在LLVM工程源码CGBlocks.h中定义了flags:
[code]// Flags stored in __block variables.enum BlockByrefFlags {  BLOCK_BYREF_HAS_COPY_DISPOSE         = (1