有趣 IOS 开展 - block 使用具体解释

Block 它是iOS于4.0新的程序语法之后,于iOS SDK 4.0之后，block应用几乎无处不在。

在其他语言中也有类似的概念，称为闭包（closure），实例object C兄弟swift 中闭包（swift 闭包具体解释）的使用跟 OC的block一样重要。总的来说：

Block是C语言的

Block是一个数据类型

Block 是一个提前准备好的代码。在须要的时候运行

1. block作用：

Block用来封装一段代码,能够在不论什么时候运行；

• Block能够作为函数參数或者函数的返回值,而其本身又能够带输入參数或返回值。
• 苹果官方建议尽量多用block。在多线程、异步任务 、集合遍历、集合排序、动画转场用的非常多

在新的iOS API中block被大量用来代替传统的delegate和callback，而新的API会大量使用block主要是基于以下两个原因：

A. 能够直接在block代码块中写等会要接着运行的代码，直接把block变成函数的參数传入函数中，这是新API最常使用block的地方。

B. 能够存取局部变量，在传统的callback操作时，若想要存取局部变量得将变量封装成结构体才干使用，而block则是能够非常方便地直接存取局部变量。

2. Block的定义:

定义时。把block当成数据类型

特点：

1. 类型比函数定义多了一个 ^

2. 设置数值，有一个 ^，内容是 {} 括起的一段代码

(1)基本定义方式

/*
*1.最简单的定义方式:
*格式：void (^myBlock)() = ^ { // 代码实现; }
*/
void (^myBlock)() = ^ {
    NSLog(@"hello");
};
// 运行时。把block当成函数
myBlock();
/*
*2.定义带參数的block:
*格式：void (^block名称)(參数列表) = ^ (參数列表) { // 代码实现; }
*/
void (^sumBlock)(int, int) = ^ (int x, int y) {
    NSLog(@"%d", x + y);
};
sumBlock(10, 20);
/*
*3.定义带返回值的block
*格式：返回类型 (^block名称)(參数列表) = ^ 返回类型 (參数列表) { // 代码实现; }
*/
int (^sumBlock2)(int, int) = ^ int (int a, int b) {
    return a + b;
};
NSLog(@"%d", sumBlock2(4, 8));

(2) block 指针

Block Pointer是这样定义的：

回传值 (^名字) (參数列);

//声明一个名字为square的Block Pointer，其所指向的Block有一个int输入和int输出
int (^square)(int);  
//block 指针square的内容
square = ^(int a){ return a*a ; };  
//调用方法，感觉是是不是非常像function的使用方法？
int result = square(5);
NSLog(@"%d", result);  

(3) 用typedef先声明类型,再定义变量进行赋值

typedef int (^MySum)(int,int);
MySum sum = ^(int a,int b)
 {
      return a + b;
};

(4) block 訪问外部变量

可是block使用有个特点。Block能够訪问局部变量，可是不能改动：

int sum = 10;

int (^MyBlock)(int) = ^(int num)
{
     sum++;//编译报错
     return num * sum;
};

假设要改动就要加关键字 __block （以下具体说明）:

__block int sum =10;

(5) block 与函数指针

以下比較下函数指针与block异同：

• 定义函数指针 int (*myFn)();
  
  调用函数指针 (*myFn)(10, 20);

• 定义Block int (^MyBlocks)(int,int);
  
  调用Blocks MyBlocks(10, 20);

3. block訪问外部变量

block 訪问外部变量有几个特点必须知道：

• block内部能够訪问外部变量。
• 默认情况下block内部不能改动外面的局部变量；
• 给局部变量加上关键字_block,这个局部变量就能够在block内部改动；

block中能够訪问外部变量。可是不能改动它。否则编译错误。可是能够改变全局变量、静态变量(static)、全局静态变量。

上面的特点是有原因滴：

A. 为何不让改动变量：这个是编译器决定的。理论上当然能够改动变量了。仅仅只是block捕获的是外部变量的副本，名字一样。

为了不给开发人员迷惑，干脆不让赋值。

道理有点像：函数參数。要用指针，不然传递的是副本（大家想起那个经典的两个数调换值的问题了吧）。

B. 能够改动静态变量的值。

静态变量属于类的，不是某一个变量。所以block内部不用调用cself指针。

所以block能够调用。

(1) __block存储类型

通过__block存储类型修饰符， 变量在block中可被改动。__block存储跟register、auto和static存储类型相似（可是之间相互排斥），用于局部变量。

__block变量存储在堆区，因此。这个block使用的外部变量，将会在栈结束被留下来。

从优化角度考虑，block存储在栈上，假设block被拷贝（通过Block_copy或者copy）,变量被复制到堆。因此__block变量的地址就会改变。

__block变量还有两个限制，他们不能是可变数组(NSMutableArray)，不能是结构体(structure)。

__block 变量的内部实现要复杂很多，__block 变量事实上是一个结构体对象，拷贝的是指向该结构体对象的指针

(2) block訪问外部变量

上面已经说过，默认block 訪问的外部变量是仅仅读属性的，若要对外部变量进行读写，须要在定义外部变量时加一个 __block， 示比例如以下：

//演示样例1：block訪问外部变量
void demoBlock1()
{
    int x = 10;
    NSLog(@"定义前 %p", &x);// 局部变量在栈区
    // 在定义block的时候，假设引用了外部变量,默认是把外部变量当做是常量编码到block当中，而且把外部变量copy到堆中，外部变量值为定义block时变量的数值
    // 假设兴许再改动x的值，默认不会影响block内部的数值变化！
    // 在默认情况下。不同意block内部改动外部变量的数值！
由于会破坏代码的可读性，不易于维护！
    void(^myBlock)() = ^ {
        NSLog(@"%d", x);
        NSLog(@"in block %p", &x); // 堆中的地址
    };
    //输出是10,由于block copy了一份x到堆中
    NSLog(@"定义后 %p", &x);  // 栈区
    x = 20;
    myBlock();
}

//演示样例2：在block中改动外部变量
void demoBlock2()
{
    // 使用 __block，说明不在关心x数值的具体变化
    __block int x = 10;
    NSLog(@"定义前 %p", &x);                 // 栈区
    // ！定义block时，假设引用了外部使用__block的变量，在block定义之后, block外部的x和block内部的x指向了同一个值,内存地址同样
    void (^myBlock)() = ^ {
        x = 80;
        NSLog(@"in block %p", &x);          // 堆区
    };
    NSLog(@"定义后 %p", &x);                 // 堆区
    myBlock();
    NSLog(@"%d", x);
    //打印x的值为8，且地址在堆区中
}

以下的样例就有点难度了。让我们看下block对指针变量的訪问

//样例3：block对指针变量的訪问
void demoBlock3()
{
    // ！指针记录的是地址
    NSMutableString *strM = [NSMutableString stringWithString:@"zhangsan"];
    //strM是指针，其在堆中存储的是zhangsan这个string在内存中的的地址值
    //&strM是指针strM在堆中的地址
    NSLog(@"定义前 %p %p", strM, &strM); 
    void (^myBlock)() = ^ {
        /*首先调用block会对strM（指针）进行一份copy,这份copy会在堆中创建
        还有一个指针，这个指针存储的值同strM。都是zhangsan的地址。
        即新copy的指针指向的内容没有变
        */
        // 注意以下的操作是改动strM指针指向的内容
        [strM setString:@"lisi"];
        NSLog(@"inblock %p %p", strM, &strM);
        //输出：strM没有变。由于存储的都是zhangsan的地址,&strM为堆中新地址
        /*
        *这句代码是改动指针strM。由于strM copy过来后是仅仅读的，所以同样例2编译会报错，须要在定义strM时加__block
        strM = [NSMutableString stringWithString:@"wangwu"];
        NSLog(@"inblock %p %p", strM, &strM);
        */
    };
    //大家想想使用__block输出会是什么呢
    NSLog(@"定义后 %p %p", strM, &strM);
    myBlock();
    NSLog(@"%@", strM);
}

上面的样例搞定了，来让我们看下各种类型的变量与block之间的互动：

//演示样例4：各种类型的变量和block之间的互动
  extern NSInteger CounterGlobal;
  static NSInteger CounterStatic;
  NSInteger localCounter = 42 ;
  __block char localCharacter;
  void (^aBlock)( void ) = ^( void )
  {
      ++ CounterGlobal ; //能够存取。
++ CounterStatic ; //能够存取。　
      CounterGlobal = localCounter; //localCounter在block 建立时就不可变了。
      localCharacter = 'a' ; //设定外面定义的localCharacter 变数。
};
  ++localCounter; //不会影响的block 中的值。
  localCharacter = 'b' ;
  aBlock(); //运行block 的内容。
//运行完后，localCharachter 会变成'a'

(3) block 引用成员变量

OC对象。不同于基本类型。Block会引起对象的引用计数变化。若我们在block中引用到oc的对象。则对象的引用计数器会加1， 只是在对象前 加__block修饰，则參考计数不变。

- 若直接存取实例变量（instance variable），self的參考计数将被加1。
- 若透过变量存取实例变量的值，则变量的參考计数将被加1。
- 在对象前加 __block 则參考计数不会自己主动加1。

//样例1：定义一个变量间接给block调用，成员变量引用计数不变
dispatch_async (queue, ^{
   // 由于直接存取实例变量instanceVariable ，所以self 的retain count 会加１
   doSomethingWithObject (instanceVariable);
});
//通过
id localVaribale = instanceVariable;
dispatch_async (queue, ^{
   //localVariable 是存取值，所以这时仅仅有localVariable 的retain count 加１
   //self 的　return count 　并不会添加。
  doSomethingWithObject (localVaribale);
});

上面仅仅是简单演示下block引用成员变量，以下我们研究下block引用成员变量时出现的一个经典问题：循环引用。

在block内部使用成员变量，例如以下：

@interface ViewController : UIViewController
{
    NSString *_string;
}
@end

在block创建中：

_block = ^(){
    NSLog(@"string %@", self.string);
};

上面代码中block是会对内部的成员变量进行一次retain， 即self会被retain一次。

对于block 使用 成员变量self.string来说。block内部是直接强引用self的。也就是block持有了self，在这里bock又作为self的一个成员被持有，就会导致循环引用和内存泄露。

改动方案非常easy：

新建一个__block scope的局部变量，并把self赋值给它，而在block内部则使用这个局部变量来进行取值，上面说过：__block标记的变量是不会被自己主动retain的。

__block ViewController *controller = self; 
_block = ^(){
    NSLog(@"string %@", controller.string);
}; 

4. block 基本使用

当block定义完毕后，我们除了能够像使用一般函数的方式来直接调用它以外，还能够有其它妙用。这些灵活的应用才是block最为强大的地方。

(1) block 作为函数參数

我们能够像使用一般函数使用參数的方式将block以函数參数的型式传入函数中，在这样的情况下，大多数我们使用block的方式将不会倾向定义一个block。而是直接以内嵌的方式来将block传入，这也是眼下新版SDK中主流的做法

以下的样例中，block本身就是函数參数的一部分

char *myCharacters[ 3 ] = { "TomJohn" , "George" , "Charles Condomine" };
qsort_b (myCharacters, 3 , sizeof ( char *), ^( const void *l, const void *r)
{
    //须要类型强转下
    char *left = *( char **)l;
    char *right = *( char **)r;
    return strncmp (left, right, 1 );
} // 这里是block 的终点
);
// 最后的结果为：{"Charles Condomine", "George", "TomJohn"}

(2) Block当作方法的參数

// 全部的资料
NSArray *array = [ NSArray arrayWithObjects : @"A" , @"B" , @"C" , @"A" , @"B" , @"Z" , @"G" , @"are" , @" Q" ,nil ];   
// 我们仅仅要这个集合内的资料
NSSet *filterSet = [ NSSet setWithObjects : @"A" , @"B" , @"Z" , @"Q" , nil ];
BOOL (^test)( id obj, NSUInteger idx, BOOL *stop);
test = ^ ( id obj, NSUInteger idx, BOOL *stop) {
    // 仅仅对前5 笔资料做检查
    if (idx < 5 )
    {
        if ([filterSet containsObject : obj])
        {
            return YES ;
        }
    }
    return NO ;
};
NSIndexSet *indexes = [array indexesOfObjectsPassingTest :test];
NSLog ( @"indexes: %@" , indexes);
// 结果：indexes: <NSIndexSet: 0x6101ff0>[number of indexes: 4 (in 2 ranges), indexes: (0-1 3-4)]
// 前５笔资料中，有４笔符合条件。它们的索引值各自是0-1, 3-4

(3)OC方法中block实例

A. sortedArrayUsingComparator:

//这里面block代码块直接内嵌作为方法的參数
NSArray *sortedArray = [array sortedArrayUsingComparator: ^(id obj1, id obj2) {
    //左边大于右边。降序
    if ([obj1 integerValue] > [obj2 integerValue])
    {
        return (NSComparisonResult)NSOrderedDescending;
    }
    //右边大于左边，升序
    if ([obj1 integerValue] < [obj2 integerValue])
    {
        return (NSComparisonResult)NSOrderedAscending;
    }
    //同样
    return (NSComparisonResult)NSOrderedSame;
}];

B. enumerateObjectsUsingBlock

通常enumerateObjectsUsingBlock: 和 (for(… in …)在效率上基本一致，有时会快些。

主要是由于它们都是基于 NSFastEnumeration实现的。

高速迭代在处理的过程中须要多一次转换。当然也会消耗掉一些时间. 基于Block的迭代能够达到本机存储一样快的遍历集合. 对于字典同样适用。

• 注意”enumerateObjectsUsingBlock” 改动局部变量时。 你须要声明局部变量为 __block 类型.

• enumerateObjectsWithOptions:usingBlock: 支持并发迭代或反向迭代，并发迭代时效率也非常高.

• 对于字典而言, enumerateObjectsWithOptions:usingBlock 也是唯一的方式能够并发实现恢复Key-Value值.

演示样例代码：

//定义一个可变数组
NSMutableArray *test = [NSMutableArray array];
//向数组中加入元素
for (int i= 0; i < 10000; i++)
{
    [test addObject:@"i"];
}
//迭代数组输出
[test enumerateObjectsUsingBlock:^(id obj, NSUInteger idx, BOOL *stop) {
        NSLog(@"%@",obj);
}];

5. block内存管理

(1)堆(Stack)和栈(Heap)

heap和stack是内存管理的两个重要概念。

这里指的是内存的分配区域。

1. stack的空间由操作系统进⾏行分配。

   在现代操作系统中,一个线程会分配⼀个stack. 当一个函数被调用,一个stack frame(栈帧)就会被压到stack里。

   里包括这个函数涉及的參数,局部变量,返回地址等相关信息。当函数返回后,这个栈帧就会被销毁。

   ⽽这一切都是自己主动的,由系统帮我们进行分配与销毁。对于程序猿是透明的,我们不须要手动调度。
   
   .

2. heap的空间须要手动分配。 heap与动态内存分配相关,内存能够随时在堆中分配和销毁。

   我们须要明白请求内存分配与内存销毁。 简单来说,就
   
   是malloc与free.

(2)Objective-C中的Stack和Heap

首先全部的Objective-C对象都是分配在heap的。 在OC经典的内存分配与初始化：

 NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];

一个对象在alloc的时候,就在Heap分配了内存空间。 stack对象通常有速度的优势,⽽且不会发生内存泄露问题。那么为什么OC的对象都是分配在heap的呢? 原因在于:

1. stack对象的⽣生命周期所导致的问题。比如一旦函数返回,则所在的stack frame就会被摧毁。那么此时返回的对象也 会一并摧毁。这个时候我们去retain这个对象是无效的。由于整个stack frame都已经被摧毁了。简单⽽言就是stack 对象的⽣命周期不适合Objective-C的引用计数内存管理⽅方法。
   
   .
2. stack对象不够灵活,不具备足够的扩展性。创建时⻓度已经是固定的,⽽stack对象的拥有者也就是所在的stack frame

我们知道block 在使用@property定义时，官方建议我们使⽤用copy修饰符

// 定义一个块代码的属性。block属性须要用 copy
@property (nonatomic, copy) void (^completion)(NSString *text);

尽管在ARC时代已经不须要再显式声明了,使用strong是没有问题的,可是仍然建 议我们使⽤copy以显示相关拷贝⾏为。

(3)为什么要使用copy？！

事实上Objective-C是有它的Stack object的。那就是block。

在Objective-C语⾔言中,⼀一共同拥有3种类型的block:

• _NSConcreteGlobalBlock 全局的静态block,不会訪问不论什么外部变量。
• _NSConcreteStackBlock 保存在栈中的block,当函数返回时会被销毁。
• _NSConcreteMallocBlock 保存在堆中的block,当引⽤用计数为0时会被销毁。

这⾥我们主要基于内存管理的角度对它们进行分类。

NSConcreteGlobalBlock,这样的不捕捉外界变量的block是不须要内存管理的,这样的block不存在于Heap或是Stack⽽是作为代码片段存在,相似于C函数。
NSConcreteStackBlock,须要涉及到外界变量的block在创建的时候是在stack上⾯分配空间的,也就是⼀旦所在函数返回,运行弹栈,则会被摧毁。这就导致内存管理的问题,假设我们希望保存这个block或者是返回它,假设没有做进⼀步的copy处理,则必定会出现故障。

举个栗子,在手动管理引⽤计数时,假设在exampleD_getBlock方法返回block 时没有运行[[block copy] autorelease]的操作,则方法运行完毕后,block就会被销毁, 返回block是无效的。

//定义了一个block
typedef void (^dBlock)();
dBlock exampleD_getBlock() {
    char d = 'D';
    return ^{
        printf("%c\n", d);
    };
}
void exampleD()
{
    exampleD_getBlock();
}

NSConcreteMallocBlock,因此为了解决block作为Stack object的这个问题,我们终于须要把它拷⻉到堆上来。

复制到堆后,block的⽣命周期就与⼀般的OC对象⼀样了,我们通过引用计数来对其进行内存管理。

如今我们知道为么么要Copy了吧-_-

block在创建时是stack对象,假设我们须要在离开当前函数仍能够使用我们创建的block。我们就须要把它 拷⻉到堆上以便进行以引用计数为基础的内存管理。

在ARC模式下，系统帮助我们完毕了copy的⼯作。

在ARC下,即使你声明的修饰符是strong,实际上效果是与声明为copy一样的。

因此在ARC情况下,创建的block仍然是NSConcreteStackBlock类型,仅仅只是当block被引用或返回时,ARC帮助我们完毕了copy和内存管理的工作。

总结

在ARC下,我们能够将block看做⼀一个正常的OC对象,与其它对象的内存管理没什么不同。

MRC下要使用 Block_copy()和 Block_release 来管理内存。

---

(4)再来一个栗子

上面讲到ARC下， block在被引用或返回时类型会由NSConcreteStackBlock转换为 NSConcreteHeapBlock,那在MRC环境下该怎么办呢。

block在创建的时候，它的内存是分配在栈(stack)上，而不是在堆(heap)上。

我们在viewDidLoad中创建一个_block：

- (void)viewDidLoad
{
    [superviewDidLoad]; 
    int number = 1;
    _block = ^(){ 
    NSLog(@"number %d", number);
    };
} 

而且在一个button的事件中调用了这个block：

- (IBAction)testDidClick:(id)sender {
    _block();
} 

此时假设按了button之后就会导致程序崩溃。解决问题的方法非常easy

在创建完block的时候须要调用 Block_copy函数。它会把block从栈上移动到堆上。那么就能够在其它地方使用这个block了。

Block_copy实际上是一个宏。例如以下：

#define Block_copy(...) ((__typeof(__VA_ARGS__))_Block_copy((const void *)(__VA_ARGS__)))

使用后，使用 Block_release。从堆中释放掉

改动代码例如以下：

_block = ^(){
    NSLog(@"number %d", number);
}; 
_block = Block_copy(_block); 

同理。特别须要注意的地方就是在把block放到集合类当中去的时候，假设直接把生成的block放入到集合类中，是无法在其它地方使用block。必须要对block进行copy。

示比例如以下：

[array addObject:[[^{ NSLog(@"hello!"); }  copy]  autorelease]]; 

Q:为什么不使用简单的copy方法 而是 Blockcopy呢？

由于blcok是复杂的匿名函数。简单的copy在有些时候不能实现准确的copy，具体就要看各自的C源代码了

6. 视图控制器反向传值

使用Block的地方非常多，当中传值仅仅是当中的一小部分，以下介绍Block在两个界面之间的传值：

先说一下思想：

首先，创建两个视图控制器，在第一个视图控制器中创建一个UILabel和一个UIButton，当中UILabel是为了显示第二个视图控制器传过来的字符串，UIButton是为了push到第二个界面。

第二个界面的仅仅有一个UITextField，是为了输入文字，当输入文字，而且返回第一个界面的时候，当第二个视图将要消失的时候，就将第二个界面上TextFiled中的文字传给第一个界面，而且显示在UILabel上。

事实上核心代码就几行代码：

在第二个视图控制器的.h文件里定义声明Block属性

typedef void (^ReturnTextBlock)(NSString *showText);
@interface TextFieldViewController : UIViewController
@property (nonatomic, copy) ReturnTextBlock returnTextBlock;
- (void)returnText:(ReturnTextBlock)block;
@end

    第一行代码是为要声明的Block又一次定义了一个名字
ReturnTextBlock
    这样，以下在使用的时候就会非常方便。
    第三行是定义的一个Block属性
    第四行是一个在第一个界面传进来一个Block语句块的函数，不用也能够，只是加上会降低代码的书写量

实现第二个视图控制器的方法

- (void)returnText:(ReturnTextBlock)block {
  self.returnTextBlock = block;
}
- (void)viewWillDisappear:(BOOL)animated {
  if (self.returnTextBlock != nil) {
    self.returnTextBlock(self.inputTF.text);
  }
}

当中inputTF是视图中的UITextField。

第一个方法就是定义的那个方法，把传进来的Block语句块保存到本类的实例变量returnTextBlock（.h中定义的属性）中，然后寻找一个时机调用，而这个时机就是上面说到的，当视图将要消失的时候。须要重写：

- (void)viewWillDisappear:(BOOL)animated;
方法。

在第一个视图中获得第二个视图控制器。而且用第二个视图控制器来调用定义的属性

例如以下：

- (void)prepareForSegue:(UIStoryboardSegue *)segue sender:(id)sender
{
  // Get the new view controller using [segue destinationViewController].
  // Pass the selected object to the new view controller.
  TextFieldViewController *tfVC = segue.destinationViewController;
  [tfVC returnText:^(NSString *showText) {
    self.showLabel.text = showText;
  }];
}

能够看到代码中的凝视，系统告诉我们能够用

[segue destinationViewController]

来获得新的视图控制器，也就是我们说的第二个视图控制器。

这时候上面（第一步中)定义的那个方法起作用了，假设你写一个[tfVC return Text按回车 ,系统会自己主动提示出来一个：

tfVC returnText:<#^(NSString *showText)block#>

的东西。我们仅仅要在焦点上回车，就能够高速创建一个代码块了，大家能够试试。这在写代码的时候是非常方便的。

面试题：

1. __block什么时候用

当须要在block 中改动外部变量时使用，当须要訪问内部成员变量时。

2.在block里面, 对数组运行加入操作, 这个数组须要声明成 __block吗?

当然不须要，由于数组能够理解为指针，在block中对数组进行加入操作。仅仅是改变了指针指向的值，而没有改动外部数组地址。具体參见block訪问成员变量演示样例3

3.在block里面, 对NSInteger进行改动, 这个NSInteger是否须要声明成__blcok

必须须要，NSInteger -> typedef long NSInteger; 这货披着OC的外衣，事实上就是一个基本类型。基本类型在没有static 等的保护下，当然须要__block

悄悄告诉你哦，block在iOS的面试中是非常重要的，假设你能把上面解说的内容理解了。那么就仰天长啸出门去了。

參考

1. http://www.cocoachina.com/ios/20120514/4247.html
   
   使用block开发遇到的问题

2. http://blog.csdn.net/hherima/article/details/3858610
   
   这篇block 博客系列从C源代码的角度具体分析了blcok原理

3. http://mobile.51cto.com/iphone-446829.htm

4. http://blog.devtang.com/blog/2013/07/28/a-look-inside-blocks/
   
   巧叔的谈Objective-C Block的实现

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