Block深入淺出

一、概述

閉包 = 一個函數(shù)『或指向函數(shù)的指針』 + 該函數(shù)執(zhí)行的外部的上下文變量 『也就是自由變量』；Block是Objective-C對閉包的實現(xiàn)。
其中，Block：

  • 可以嵌套定義，定義Block方法和定義函數(shù)方法相似
  • Block可以定義在方法內(nèi)部或外部
  • 本質(zhì)是對象，使代碼高聚合
    使用clang將OC代碼轉(zhuǎn)換為C++文件查看block的方法：
  • 在命令行輸入代碼clang -rewrite-objc 需要編譯的oc文件.m
  • 這時查看當前的文件夾里多了一個相同的名稱的.cpp文件，在命令行輸入open main.cpp查看文件

二、Block的定義與使用

1.無參數(shù)無返回值

void (^MyBlockOne)(void) = ^(void) {

};
MyBlockOne();//block調(diào)用

2.有參數(shù)無返回值

void (^MyBlockTwo)(int a) = ^(int a) {
    
};
MyBlockTwo(100);

3.有參數(shù)有返回值

int(^MyBlockThree)(int, int) = ^(int a, int b) {
    return a + b;
};
MyBlockThree(12, 56);

4.無參數(shù)，有返回值

int (^MyBlockFour)(void) = ^{
    return 45;
};
MyBlockFour();

5.實際開發(fā)中常用typedef定義Block
例如，用typedef定義一個block：

typedef int (^MyBlock)(int, int);

這時，MyBlock就成為了一種Block類型，定義類的屬性時可以這樣：

@property (nonatomic, copy) MyBlock myBlockOne;

使用時：

self.myBlockOne = ^int (int, int) {
    //TODO
}

三、Block與外界變量

截獲自動變量（局部變量）值
1.默認情況
對于block外的變量引用，block默認是將其復制到其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中來實現(xiàn)訪問的。也就是說block的自動變量截獲只針對block內(nèi)部使用的自動變量，不使用則不截獲，因為截獲的自動變量會存儲于block的結(jié)構(gòu)體內(nèi)部，會導致block體積變大，特別需要注意的是默認情況下block只能訪問不能修改局部變量的值。

WX20190708-145855.png
int age = 10;
myBlock block = ^{
    NSLog(@"age = %d", age);
};
age = 18;
block();
//輸出結(jié)果：
//age = 10;

2.__block修飾的外部變量
對于用__block修飾的外部變量引用，block是復制其引用地址來實現(xiàn)訪問的。block可以修改__block修飾的外部變量的值


WX20190708-150145.png
__block int age = 10;
myBlock block = ^{
    NSLog(@"age = %d", age);
};
age = 18;
block();
//輸出為：
//age = 18

為什么使用__block修飾的外部變量的值就可以被block修改呢？
我們使用clang將oc代碼轉(zhuǎn)換為c++文件：

clang -rewrite-objc 源代碼文件名

便可解開其真正面紗：

__block int val = 10;
//轉(zhuǎn)換成
__Block_byref_val_0 val = {
    0,
    &val,
    0,
    &sizeof(__Block_byref_val_0),
    10
};

會發(fā)現(xiàn)一個局部變量加上__block修飾符后竟然跟block一樣變成了一個__Block_byref_val_0結(jié)構(gòu)體類型的自動變量實例。
此時我們在block內(nèi)部訪問val變量則需要通過一個叫__forwarding的成員變量來間接訪問val變量

四、Block的copy操作

1.Block的存儲域及copy操作
在開始研究Block的copy操作之前，先來思考一下：Block是存儲在棧上還是堆上呢？
我們先來看看一個由C/C++/OBJC編譯的程序占用內(nèi)存的結(jié)構(gòu)：

WX20190708-151828.png

其實，block有三種類型：

  • 全局塊（_NSConcreteGlobalBlock）
  • 棧塊（_NSConcreteStackBlock）
  • 堆塊（_NSConcreteMallocBlock）

這三種block各自的存儲域如下圖：


WX20190708-153416.png
  • 全局塊存在于全局內(nèi)存中，相當于單利
  • 棧塊存在于棧內(nèi)存中，超出其作用域馬上被銷毀
  • 堆塊存在于堆內(nèi)存中，是一個帶引用計數(shù)的對象，需要自行管理其內(nèi)存

簡而言之，存儲在棧中的Block就是棧塊、存儲在堆中的就是堆塊、既不在棧中也不在堆中的塊就是全局塊。
遇到一個Block，我們怎么確定這個Block的存儲位置呢？
1.Block不訪問外界變量（包括棧中和堆中的變量），Block既不在棧又不在堆中，在代碼段中，ARC和MRC下都是如此，此時為全局塊。
2.Block訪問外界變量
MRC環(huán)境下：訪問外界變量的Block默認存儲在棧中。
ARC環(huán)境下：訪問外界變量的Block默認存儲在堆中，（實際是放在棧區(qū)的，然后ARC情況下自動又拷貝到堆區(qū)），自動釋放
ARC環(huán)境下，訪問外界變量的Block為什么要自動從棧區(qū)拷貝到堆區(qū)呢？
棧上的Block，如果其所屬的變量作用域結(jié)束，該Block就被廢棄，如同一般的自動變量，當然Block中的__block變量也同時被廢棄，如下圖：

WX20190708-154925.png

為了解決棧塊在其變量作用域結(jié)束之后被廢棄（釋放）的問題，我們需要把Block復制到堆中，延長其生命周期。開啟ARC時，大多數(shù)情況下編譯器會恰當?shù)剡M行判斷是否有需要將Block從棧復制到堆，如果有，自動生成將Block從棧上復制到堆上的代碼。Block的復制操作執(zhí)行的是copy實例方法。Block只要調(diào)用了copy方法，棧塊就會變成堆塊。
如下圖：
WX20190708-155228.png

例如下面一個返回值為Block類型的函數(shù)：

typedef int (^blk_t) (int);
blk_t func(int rate) {
    return ^(int count) {
        return rate * count;
    };
}

分析可知：上面的函數(shù)返回的Block是配置在棧上的，所以返回函數(shù)調(diào)用方式時，Block變量作用域就結(jié)束了，Block會被廢棄，但在ARC有效，這種情況編譯器會自動完成復制。
在非ARC環(huán)境下，則需要開發(fā)者調(diào)用copy方法手動復制，由于開發(fā)中幾乎都是ARC，所以手動復制內(nèi)容不再過多研究。
將Block從棧上復制到堆上相當消耗CPU，所以當Block設(shè)置在棧上也能夠使用時，就不要復制了，因為此時的復制只是在浪費CPU資源。
Block的復制操作執(zhí)行的是copy實例方法。不同類型的Block使用copy方法的效果如下表：


WX20190708-160113.png

根據(jù)表得知，Block在堆中copy會造成引用計數(shù)增加，這與其它Objective-C對象是一樣的。雖然Block在棧中也是以對象身份存在，但是棧塊沒有引用計數(shù)，因為不需要，我們都知道棧區(qū)的內(nèi)存由編譯器自動釋放。
不管Block存儲域在何處，用copy方法復制都不會引起任何問題，在不確定時調(diào)用copy方法即可。
在ARC有效時，多次調(diào)用copy方法完全沒有問題：

blk = [[[[blk copy] copy] copy] copy];
//經(jīng)過多次復制，變量blk仍然持有Block的強引用，該Block不會被廢棄

2.__block變量與__forwarding
在copy操作之后，既然__block變量也被copy到堆上去了，那么訪問該變量是訪問棧上的還是堆上的呢？

WX20190708-160903.png

通過__forwarding，無論是在block中還是block外訪問__block變量，也不管該變量在棧上或堆上，都能順利地訪問同一個__block變量。

五、防止Block循環(huán)引用

Block循環(huán)引用的情況：
某個類將block作為自己的屬性變量，然后該類在block的方法體里面又使用了該類本身，如下：

self.someBlock = ^(Type var){
    [self dosomething];
};

解決辦法：
1.ARC下：使用__weak

__weak typeof(self) weakSelf = self;
self.someBlock = ^(Type var) {
    [weakSelf dosomething];
};

2.MRC下：使用__block

__block typeof(self) blockSelf = self;
self.someBlock = ^(Type var) {
    [blockSelf dosomething];
};

值得注意的是，在ARC下，使用__block也有可能帶來循環(huán)引用的問題，如下：

//循環(huán)引用 self -> _attributBlock -> tmp -> self
typedef void (^Block)();
@interface TestObj : NSObject
{
    Block _attributBlock;
}
@end

@implementation TestObj
- (id)init {
    self = [super init];
    __block id tmp = self;
    self.attributBlock = ^{
        NSLog(@"Self = %@", tmp);
        tmp = nil;
    };
    return self;
}

- (void)execBlock {
    self.attributBlock(); 
}
@end

//使用類
id obj = [[TestObj alloc] init];
[obj execBlock];//如果不調(diào)用此方法，tmp永遠不會置nil，內(nèi)存泄露會一直在

六、Block的使用示例

1.Block作為變量（Xcode快捷鍵：inlineBlock）

//定義一個Block變量sum
int (^sum) (int, int);
//給Block變量賦值
//一般返回值省略：sum = ^(int a, int b)...
sum = ^int (int a, int b) {
    return a + b;
};//賦值語句最后有分號
int a = sum(10, 20);//調(diào)用Block變量

2.Block作為屬性（Xcode快捷鍵：typedefBlock）

//1.給Calculate類型 sum變量 賦值『下定義』
typedef int (^Calculate)(int, int);//calculate就是類型名
Calculate sum = ^(int a, int b) {
     return a + b;
 };
int a = sum(10, 20);//調(diào)用sum變量

//2.作為對象的屬性聲明，copy后block會轉(zhuǎn)義到堆中和對象一起
@property (nonatomic, copy) Calculate sum;    //使用typedef
@property (nonatomic, copy) int (^sum)(int, int);    //不使用typedef

//聲明，類外
self.sum = ^(int a, int b) {
    return a + b;
};

//調(diào)用，類內(nèi)
int a = self.sum(10, 20);

3.作為OC中的方法參數(shù)

//無參數(shù)傳遞的Block
- (CGFloat)testTimeConsume:(void (^)())middleBlock {
    //執(zhí)行前記錄下當前時間
    CFTimeInterval startTime = CACurrentMediaTime();
    middleBlock();
    //執(zhí)行后記錄下當前的時間
    CFTimeInterval endTime = CACurrentMediaTime();
    return endTime - startTime;
}

//調(diào)用
[self testTimeConsume:^{
    //放入block中的代碼
}];

//有參數(shù)傳遞的Block
- (CGFloat)testTimeConsume:(void (^)(NSString *name))middleBlock {
    //執(zhí)行前記錄下當前時間
    CFTimeInterval startTime = CACurrentMediaTime();
    middleBlock(name);
    //執(zhí)行后記錄下當前的時間
    CFTimeInterval endTime = CACurrentMediaTime();
    return endTime - startTime;
}

//調(diào)用
[self testTimeConsume:^(NSString *name) {
    //放入block中的代碼，可以使用參數(shù)name 
    //參數(shù)name是實現(xiàn)代碼中傳入的，在調(diào)用時只能使用，不能傳值
}];

4.Block回調(diào)
Block回調(diào)是關(guān)于Block最常用的內(nèi)容，比如網(wǎng)絡(luò)加載，我們可以用Block實現(xiàn)下載成功與失敗的反饋。開發(fā)者在block沒發(fā)布前，實現(xiàn)回調(diào)基本都是通過代理的方式進行的，比如負責網(wǎng)絡(luò)請求的原生類NSURLConnection類，通過多個協(xié)議方法實現(xiàn)請求中的事件處理。而在最新的環(huán)境下，使用的NSURLSession已經(jīng)采用block的方式處理任務(wù)請求了。各種第三方網(wǎng)絡(luò)請求框架也都在使用block進行回調(diào)處理，這種轉(zhuǎn)變很大一部分原因在于block使用簡單，邏輯氫氣，靈活等原因。
為了加深理解，再來一個簡單的小例子：
A，B兩個界面，A界面中有一個label，一個buttonA。點擊buttonA進入B界面，B界面中有一個UITextfield和一個buttonB，點擊buttonB退出B界面并將B界面中UITextfield的值傳到A界面中的label。
A界面中，也就是ViewController類中：

//關(guān)鍵demo
- (IBAction)buttonAction {
    MyFirstViewController *myVC = [[MyFirstViewController alloc]] init];
    [self presentViewController:myVC animated:YES completion:^{
    }];
    __weak typeof(self) weakSelf = self;//防止循環(huán)引用
    //用屬性定義的注意：這里屬性是不會自動補全的，方法就會自動補全
    [myVC setBlock:^(NSString *string) {
        weakSelf.labelA.text = string;
    }];
}

在B界面中，也就是MyFirstViewController類中.m文件：

- (IBAction)buttonAction {
    [self dismissViewControllerAnimated:YES completion:^{
    }];
    self.block(_myTextfield.text);
}

.h文件

#import <UIKit/UIKit.h>
//typedef定義一下block，為了更好實用
typedef void(^MyBlock)(NSString *string);
@interface MyFirstViewController : UIViewController
@property (nonatomic, copy) MyBlock block;
@end

看了以上兩個Block回調(diào)示例，是不是感覺比delegate清爽了不少？

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