Objective-C Block 深度解析：捕獲機制、存儲類型與循環引用

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Block 基礎測試題（文末有答案）

五道經典 Block 題目，涉及棧/堆存儲、變量捕獲、ARC 與非 ARC 行為差異。請先思考再看文末答案。

Block 是什麼？

Block 是 C 語言擴展，本質是帶有自動變量（局部變量）的匿名函數。它允許在不聲明類的情況下，用函數式風格保存上下文狀態，極大簡化了回調、代理等場景的代碼。

Block 內部實現原理

使用 clang -rewrite-objc 可將 Block 轉為可讀的 C++ 代碼。核心結構：

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;
    // 捕獲的變量作為結構體字段
    int val;
};

Block 實際上是一個 Objective-C 對象（有 isa 指針），捕獲的自動變量以值傳遞方式複製到 Block 結構體中。

自動變量捕獲機制

int val = 10;
void (^blk)(void) = ^{ printf("val=%d\n", val); };
val = 2;
blk();  // 輸出 10，而非 2

Block 捕獲的是創建時刻的瞬時值。捕獲的自動變量在 Block 內部實質變為 const，不可修改，否則編譯報錯。

__block 修飾符：打破只讀限制

__block int val = 10;
void (^blk)(void) = ^{ val = 1; };

加上 __block 後，變量會被包裝成一個結構體 __block_byref_val_0，包含 __forwarding 指針指向自身。這使得 Block 可修改變量，且無論 Block 在棧上還是複製到堆上，都能正確訪問同一份內存。

Block 的三種存儲區域

類型	說明
`_NSConcreteStackBlock`	棧上，函數內部且捕獲自動變量時（非 ARC 默認）
`_NSConcreteGlobalBlock`	全局區，函數外部定義，或函數內部但未捕獲任何自動變量
`_NSConcreteMallocBlock`	堆上，調用 `copy` 後，或 ARC 環境下捕獲自動變量自動複製到堆

關鍵行為總結

全局 Block 調用 copy 無效果；棧 Block copy 會複製到堆；堆 Block copy 僅增加引用計數。
ARC 環境下，捕獲自動變量的 Block 自動生成在堆上；非 ARC 下仍在棧上，需手動 copy。
無論何處，多調用 copy 無副作用，ARC 會自動管理釋放。

__block 變量的存儲遷移

當 Block 被複製到堆時，它捕獲的 __block 變量也會一同複製到堆。結構體中的 __forwarding 指針確保棧上和堆上的 Block 都能正確訪問同一份變量內存。

對象捕獲與循環引用

Block 會強持有捕獲的 Objective-C 對象。若對象又持有 Block，會產生循環引用。解決方案：

推薦：使用 __weak 修飾符。__weak typeof(self) weakSelf = self;
使用 __block 並在 Block 內置 nil：__block typeof(self) tmp = self; ... tmp = nil;（需記得置 nil，不推薦）。