iOS 開發：『Blocks』詳盡總結 （一）基本使用

本文用來介紹 iOS開發中 『Blocks』的基本使用。通過本文您將瞭解到：

1. 什麼是 Blocks
2. Blocks 變量語法
3. Blocks 變量的聲明與賦值
4. Blocks 變量截獲局部變量值特性
5. 使用 __block 說明符
6. Blocks 變量的循環引用以及如何避免

文中 Demo 我已放在了 Github 上，Demo 鏈接：傳送門

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1. 什麼是 Blocks ？

一句話總結：Blocks 是帶有 局部變量 的 匿名函數（不帶名稱的函數）。

Blocks 也被稱作 閉包、代碼塊。展開來講，Blocks 就是一個代碼塊，把你想要執行的代碼封裝在這個代碼塊裏，等到需要的時候再去調用。

下邊我們先來理解 局部變量、匿名函數 的含義。

1.1 局部變量

在 C 語言中，定義在函數內部的變量稱爲 局部變量。它的作用域僅限於函數內部， 離開該函數後就是無效的，再使用就會報錯。

int x, y; // x，y 爲全局變量

int fun(int a) {
    int b, c; //a，b，c 爲局部變量
    return a+b+c;
}

int main() {
    int m, n; // m，n 爲局部變量
    return 0;
}

從上邊的代碼中，我們可以看出：

1. 我們在開始位置定義了變量 x 和 變量 y。 x 和 y 都是全局變量。它們的作用域默認是整個程序，也就是所有的源文件，包括 .c 和 .h 文件。
2. 而我們在 fun() 函數中定義了變量 a、變量 b、變量 c。它們的作用域是 fun() 函數。只能在 fun() 函數內部使用，離開 fun() 函數就是無效的。
3. 同理，main() 函數中的變量 m、變量 n 也只能在 main() 函數內部使用。

1.2 匿名函數

匿名函數指的是不帶有名稱的函數。但是 C 語言中不允許存在這樣的函數。

在 C 語言中，一個普通的函數長這樣子：

int fun(int a);

fun 就是這個函數的名稱，在調用的時候必須要使用該函數的名稱 fun 來調用。

int result = fun(10);

在 C 語言中，我們還可以通過函數指針來直接調用函數。但是在給函數指針賦值的時候，同樣也是需要知道函數的名稱。

int (*funPtr)(int) = &fun;
int result = (*funPtr)(10);

而我們通過 Blocks，可以直接使用函數，不用給函數命名。

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2. Blocks 變量語法

我們使用 ^ 運算符來聲明 Blocks 變量，並將 Blocks 對象主體部分包含在 {} 中，同時，句尾加 ; 表示結尾。

下邊來看一個官方的示例：

int multiplier = 7;
int (^ myBlock)(int)= ^(int num) {
    return num * multiplier;
};

這個 Blocks 示例中，myBlock 是聲明的塊對象，返回類型是 整型值，myBlock 塊對象有一個 參數，參數類型爲整型值，參數名稱爲 num。myBlock 塊對象的 主體部分 爲 return num * multiplier;，包含在 {} 中。

參考上面的示例，我們可以將 Blocks 表達式語法表述爲：

^ 返回值類型 (參數列表) { 表達式 };

例如，我們可以寫出這樣的 Block 語法：

^ int (int count) { return count + 1; };

Blocks 規定可以省略好多項目。例如：返回值類型、參數列表。如果用不到，都可以省略。

2.1 省略返回值類型：^ (參數列表) { 表達式 };

上邊的 Blocks 語法就可以寫爲：

^ (int count) { return count + 1; };

表達式中，return 語句使用的是 count + 1 語句的返回類型。如果表達式中有多個 return 語句，則所有 return 語句的返回值類型必須一致。

如果表達式中沒有 return 語句，則可以用 void 表示，或者也省略不寫。代碼如下：。

^ void (int count)  { printf("%d\n", count); };    // 返回值類型使用 void
^ (int count) { printf("%d\n", count); };    // 省略返回值類型

2.2 省略參數列表 ^ 返回值類型 (void) { 表達式 };

如果表達式中，沒有使用參數，則用 void 表示，也可以省略 void。

^ int (void) { return 1; };    // 參數列表使用 void
^ int { return 1; };    // 省略參數列表類型

2.3 省略返回值類型、參數列表：^ { 表達式 };

從上邊 2.1 中可以看出，無論有無返回值，都可以省略返回值類型。並且，從 2.2 中可以看出，如果不需要參數列表的話，也可以省略參數列表。則代碼可以簡化爲：

^ { printf("Blocks"); }; 

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3. Blocks 變量的聲明與賦值

3.1 Blocks 變量的聲明與賦值語法

Blocks 變量的聲明與賦值語法可以總結爲：

返回值類型 (^變量名) (參數列表) = Blocks 表達式

注意：此處返回值類型不可以省略，若無返回值，則使用 void 作爲返回值類型。

例如，定義一個變量名爲 blk 的 Blocks 變量：

int (^blk) (int)  = ^(int count) { return count + 1; };
int (^blk1) (int);    // 聲明變量名爲 blk1 的 Blocks 變量
blk1 = blk;        // 將 blk 賦值給 blk1

Blocks 變量的聲明語法有點複雜，其實我們可以和 C 語言函數指針的聲明類比着來記。

Blocks 變量的聲明就是把聲明函數指針類型的變量 * 變爲 ^。

//  C 語言函數指針聲明與賦值
int func (int count) {
    return count + 1;
}
int (*funcptr)(int) = &func;

// Blocks 變量聲明與賦值
int (^blk) (int)  = ^(int count) { return count + 1; };

3.2 Blocks 變量的聲明與賦值的使用

3.2.1 作爲局部變量：返回值類型 (^變量名) (參數列表) = 返回值類型 (參數列表) { 表達式 };

我們可以把 Blocks 變量作爲局部變量，在一定範圍內（函數、方法內部）使用。

// Blocks 變量作爲本地變量
- (void)useBlockAsLocalVariable {
    void (^myLocalBlock)(void) = ^{
        NSLog(@"useBlockAsLocalVariable");
    };

    myLocalBlock();
}

3.2.2 作爲帶有 property 聲明的成員變量：@property (nonatomic, copy) 返回值類型 (^變量名) (參數列表);

作用類似於 delegate，實現 Blocks 回調。

/* Blocks 變量作爲帶有 property 聲明的成員變量 */
@property (nonatomic, copy) void (^myPropertyBlock) (void);

// Blocks 變量作爲帶有 property 聲明的成員變量
- (void)useBlockAsProperty {
    self.myPropertyBlock = ^{
        NSLog(@"useBlockAsProperty");
    };

    self.myPropertyBlock();
}

3.2.3 作爲 OC 方法參數：- (void)someMethodThatTaksesABlock:(返回值類型 (^)(參數列表)) 變量名;

可以把 Blocks 變量作爲 OC 方法中的一個參數來使用，通常 blocks 變量寫在方法名的最後。

// Blocks 變量作爲 OC 方法參數
- (void)someMethodThatTakesABlock:(void (^)(NSString *)) block {
    block(@"someMethodThatTakesABlock:");
}

3.2.4 調用含有 Block 參數的 OC方法：[someObject someMethodThatTakesABlock:^返回值類型 (參數列表) { 表達式}];

// 調用含有 Block 參數的 OC方法
- (void)useBlockAsMethodParameter {
    [self someMethodThatTakesABlock:^(NSString *str) {
        NSLog(@"%@",str);
    }];
}

通過 3.2.3 和 3.2.4 中，Blocks 變量作爲 OC 方法參數的調用，我們同樣可以實現類似於 delegate 的作用，即 Blocks 回調（後邊應用場景中會講）。

3.2.5 作爲 typedef 聲明類型：

typedef 返回值類型 (^聲明名稱)(參數列表);
聲明名稱 變量名 = ^返回值類型(參數列表) { 表達式 };

// Blocks 變量作爲 typedef 聲明類型
- (void)useBlockAsATypedef {
    typedef void (^TypeName)(void);
    
    // 之後就可以使用 TypeName 來定義無返回類型、無參數列表的 block 了。
    TypeName myTypedefBlock = ^{
        NSLog(@"useBlockAsATypedef");
    };

    myTypedefBlock();
}

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4. Blocks 變量截獲局部變量值特性

先來看一個例子。

// 使用 Blocks 截獲局部變量值
- (void)useBlockInterceptLocalVariables {
    int a = 10, b = 20;

    void (^myLocalBlock)(void) = ^{
        printf("a = %d, b = %d\n",a, b);
    };

    myLocalBlock();    // 打印結果：a = 10, b = 20

    a = 20;
    b = 30;

    myLocalBlock();    // 打印結果：a = 10, b = 20
}

爲什麼兩次打印結果都是 a = 10, b = 20？

明明在第一次調用 myLocalBlock(); 之後已經重新給變量 a、變量 b 賦值了，爲什麼第二次調用 myLocalBlock(); 的時候，使用的還是之前對應變量的值？

因爲 Block 語法的表達式使用的是它之前聲明的局部變量 a、變量 b。Blocks 中，Block 表達式截獲所使用的局部變量的值，保存了該變量的瞬時值。所以在第二次執行 Block 表達式時，即使已經改變了局部變量 a 和 b 的值，也不會影響 Block 表達式在執行時所保存的局部變量的瞬時值。

這就是 Blocks 變量截獲局部變量值的特性。

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5. 使用 __block 說明符

實際上，在使用 Block 表達式的時候，只能使用保存的局部變量的瞬時值，並不能直接對其進行改寫。直接修改編譯器會直接報錯，如下圖所示。

那麼如果，我們想要該寫 Block 表達式中截獲的局部變量的值，該怎麼辦呢？

如果，我們想在 Block 表達式中，改寫 Block 表達式之外聲明的局部變量，需要在該局部變量前加上 __block 的修飾符。

這樣我們就能實現：在 Block 表達式中，爲表達式外的局部變量賦值。

// 使用 __block 說明符修飾，更改局部變量值
- (void)useBlockQualifierChangeLocalVariables {
    __block int a = 10, b = 20;
    void (^myLocalBlock)(void) = ^{
        a = 20;
        b = 30;
        
        printf("a = %d, b = %d\n",a, b);  // 打印結果：a = 20, b = 30
    };
    
    myLocalBlock();
}

可以看到，使用 __block 說明符修飾之後，我們在 Block表達式中，成功的修改了局部變量值。

根據評論區增補一點：如果 Blocks 截獲的是 Objective-C 對象，例如 NSMutablearray 類對象，對該對象調用變更的方法是不會編譯報錯的（例如調用 addObject: 方法）。但是如果對其調用賦值的方法，則會編譯報錯，就必須要加上 __block 說明符進行修飾了。

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6. Blocks 變量的循環引用以及如何避免

從上文中我們知道 Block 會對引用的局部變量進行持有。同樣，如果 Block 也會對引用的對象進行持有，從而會導致相互持有，引起循環引用。

/* —————— retainCycleBlcok.m —————— */   
#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Person.h"
int main() {
    Person *person = [[Person alloc] init];
    person.blk = ^{
        NSLog(@"%@",person);
    };

    return 0;
}


/* —————— Person.h —————— */ 
#import <Foundation/Foundation.h>

typedef void(^myBlock)(void);

@interface Person : NSObject
@property (nonatomic, copy) myBlock blk;
@end


/* —————— Person.m —————— */ 
#import "Person.h"

@implementation Person    

@end

上面 retainCycleBlcok.m 中 main() 函數的代碼會導致一個問題：person 持有成員變量 myBlock blk，而 blk 也同時持有成員變量 person，兩者互相引用，永遠無法釋放。就造成了循環引用問題。

那麼，如何來解決這個問題呢？

6.1 ARC 下，通過 __weak 修飾符來消除循環引用

在 ARC 下，可聲明附有 __weak 修飾符的變量，並將對象賦值使用。

int main() {
    Person *person = [[Person alloc] init];
    __weak typeof(person) weakPerson = person;

    person.blk = ^{
        NSLog(@"%@",weakPerson);
    };

    return 0;
}

這樣，通過 __weak，person 持有成員變量 myBlock blk，而 blk 對 person 進行弱引用，從而就消除了循環引用。

6.2 MRC 下，通過 __block 修飾符來消除循環引用

MRC 下，是不支持 __weak 修飾符的。但是我們可以通過 __block 來消除循環引用。

int main() {
    Person *person = [[Person alloc] init];
    __block typeof(person) blockPerson = person;

    person.blk = ^{
        NSLog(@"%@", blockPerson);
    };

    return 0;
}

通過 __block 引用的 blockPerson，是通過指針的方式來訪問 person，而沒有對 person 進行強引用，所以不會造成循環引用。

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參考資料

• 書籍：『Objective-C 高級編程 iOS 與OS X 多線程和內存管理』
• 博文：How Do I Declare A Block in Objective-C?

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以上是 iOS 開發：『Blocks』詳盡總結 （一）基本使用 的全部內容，可以用來了解 Block，入門使用。下一篇我們通過 Block 由 OC 代碼轉變的 C++ 源碼來抽絲剝繭的講一下 Block 的底層原理。

• 第二篇鏈接：iOS 開發：『Blocks』詳盡總結 （二）底層原理

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• 本文作者： 行走少年郎
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