Block 詳解

原文連結：

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一、概述

閉包 = 一個函數「或指向函數的指針」+ 該函數執行的外部的上下文變量「也就是自由變量」；Block 是 Objective-C 對于閉包的實作。

其中，Block：

可以嵌套定義，定義 Block 方法和定義函數方法相似
Block 可以定義在方法内部或外部
隻有調用 Block 時候，才會執行其{}體内的代碼
本質是對象，使代碼高聚合

使用 clang 将 OC 代碼轉換為 C++ 檔案檢視 block 的方法：

在指令行輸入代碼 clang -rewrite-objc 需要編譯的OC檔案.m
這時檢視目前的檔案夾裡多了一個相同的名稱的 .cpp 檔案，在指令行輸入 open main.cpp 檢視檔案

二、Block的定義與使用

1、無參數無傳回值

//1，無參數，無傳回值，聲明和定義

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

NSLog(@"無參數，無傳回值");  

};  
MyBlockOne();//block的調用

2、有參數無傳回值

//2，有參數，無傳回值，聲明和定義

void(^MyblockTwo)(int a) = ^(int a){

NSLog(@"@ = %d我就是block，有參數，無傳回值",a);

  };  
MyblockTwo(100);

3、有參數有傳回值

//3，有參數，有傳回值

int(^MyBlockThree)(int,int) = ^(int a,int b){    

  NSLog(@"%d我就是block，有參數，有傳回值",a + b);returna + b; 

 };  
MyBlockThree(12,56);

4、無參數有傳回值(很少用到)

//4，無參數，有傳回值

int(^MyblockFour)(void) = ^{NSLog(@"無參數，有傳回值");
        return45;
  };
MyblockFour();

5、實際開發中常用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

在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

1、截獲自動變量（局部變量）值

（1）預設情況

對于 block 外的變量引用，block 預設是将其複制到其資料結構中來實作通路的。也就是說block的自動變量截獲隻針對block内部使用的自動變量, 不使用則不截獲, 因為截獲的自動變量會存儲于block的結構體内部, 會導緻block體積變大。特别要注意的是預設情況下block隻能通路不能修改局部變量的值。

[圖檔上傳中...(image-73164a-1566284363727-7)]

int age = 10;
myBlock block = ^{
    NSLog(@"age = %d", age);
};
age = 18;
block();

輸出結果：

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 是複制其引用位址來實作通路的。block可以修改__block 修飾的外部變量的值。

[圖檔上傳中...(image-d7e15-1566284363727-6)]

__block int age = 10;
myBlock block = ^{
    NSLog(@"age = %d", age);
};
age = 18;
block();

輸出為：

age = 18

為什麼使用__block 修飾的外部變量的值就可以被block修改呢？

我們使用 clang 将 OC 代碼轉換為 C++ 檔案：

clang -rewrite-objc 源代碼檔案名

便可揭開其真正面紗：

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

會發現一個局部變量加上__block修飾符後竟然跟block一樣變成了一個__Block_byref_val_0結構體類型的自動變量執行個體！！！！

此時我們在block内部通路val變量則需要通過一個叫__forwarding的成員變量來間接通路val變量(下面會對__forwarding進行詳解)

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編譯的程式占用記憶體分布的結構：

[圖檔上傳中...(image-2a5d0-1566284363727-5)]

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：

[圖檔上傳中...(image-8a9af1-1566284363727-4)]

全局塊存在于全局記憶體中, 相當于單例.
棧塊存在于棧記憶體中, 超出其作用域則馬上被銷毀
堆塊存在于堆記憶體中, 是一個帶引用計數的對象, 需要自行管理其記憶體

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，我們怎麼這個Block的存儲位置呢？

（1）Block不通路外界變量（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通路外界變量

MRC 環境下：通路外界變量的 Block 預設存儲棧中。

ARC 環境下：通路外界變量的 Block 預設存儲在堆中（實際是放在棧區，然後ARC情況下自動又拷貝到堆區），自動釋放。

ARC下，通路外界變量的 Block為什麼要自動從棧區拷貝到堆區呢？

棧上的Block，如果其所屬的變量作用域結束，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：

[圖檔上傳中...(image-ea535c-1566284363727-3)]

為了解決棧塊在其變量作用域結束之後被廢棄（釋放）的問題，我們需要把Block複制到堆中，延長其生命周期。開啟ARC時，大多數情況下編譯器會恰當地進行判斷是否有需要将Block從棧複制到堆，如果有，自動生成将Block從棧上複制到堆上的代碼。Block的複制操作執行的是copy執行個體方法。Block隻要調用了copy方法，棧塊就會變成堆塊。

如下圖：

[圖檔上傳中...(image-a178b3-1566284363727-2)]

例如下面一個傳回值為Block類型的函數：

typedef int (^blk_t)(int);

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

分析可知：上面的函數傳回的Block是配置在棧上的，是以傳回函數調用方時，Block變量作用域就結束了，Block會被廢棄。但在ARC有效，這種情況編譯器會自動完成複制。

在非ARC情況下則需要開發者調用copy方法手動複制，由于開發中幾乎都是ARC模式，是以手動複制内容不再過多研究。

将Block從棧上複制到堆上相當消耗CPU，是以當Block設定在棧上也能夠使用時，就不要複制了，因為此時的複制隻是在浪費CPU資源。

Block的複制操作執行的是copy執行個體方法。不同類型的Block使用copy方法的效果如下表：

[圖檔上傳中...(image-cc36bd-1566284363727-1)]

根據表得知，Block在堆中copy會造成引用計數增加，這與其他Objective-C對象是一樣的。雖然Block在棧中也是以對象的身份存在，但是棧塊沒有引用計數，因為不需要，我們都知道棧區的記憶體由編譯器自動配置設定釋放。關于堆區和棧區詳細内容可以參考下峰哥之前的文章：《

總結：堆、棧、隊列

》

不管Block存儲域在何處，用copy方法複制都不會引起任何問題。在不确定時調用copy方法即可。

在ARC有效時，多次調用copy方法完全沒有問題：

blk = [[[[blk copy] copy] copy] copy];
// 經過多次複制，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操作之後，既然__block變量也被copy到堆上去了, 那麼通路該變量是通路棧上的還是堆上的呢?__forwarding 終于要閃亮登場了，如下圖：

[圖檔上傳中...(image-16f5c5-1566284363726-0)]

通過__forwarding, 無論是在block中還是 block外通路__block變量, 也不管該變量在棧上或堆上, 都能順利地通路同一個__block變量。

五、防止 Block 循環引用

Block 循環引用的情況：

某個類将 block 作為自己的屬性變量，然後該類在 block 的方法體裡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 也有可能帶來的循環引用，如下：

// 循環引用 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;
   };
}

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

// 使用類
id obj = [[TestObj alloc] init];
[obj execBlock]; // 如果不調用此方法，tmp 永遠不會置 nil，記憶體洩露會一直在

六、Block的使用示例

1、Block作為變量（Xcode快捷鍵：inlineBlock）

int (^sum) (int, int); // 定義一個 Block 變量 sum
// 給 Block 變量指派
// 一般 傳回值省略：sum = ^(int a,int b)…
sum = ^int (int a,int b){  
    return a+b;
}; // 指派語句最後有 分号
int a = sum(10,20); // 調用 Block 變量

2、Block作為屬性（Xcode 快捷鍵：typedefBlock）

// 1\. 給  Calculate 類型 sum變量 指派「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); // 調用 sum變量

// 2\. 作為對象的屬性聲明，copy 後 block 會轉移到堆中和對象一起
@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;
};
// 調用，類内
int a = self.sum(10,20);

3、作為 OC 中的方法參數

// ---- 無參數傳遞的 Block ---------------------------
// 實作
- (CGFloat)testTimeConsume:(void(^)())middleBlock {
    // 執行前記錄下目前的時間
    CFTimeInterval startTime = CACurrentMediaTime();
    middleBlock();
    // 執行後記錄下目前的時間
    CFTimeInterval endTime = CACurrentMediaTime();
    return endTime - startTime;

}

// 調用
[self testTimeConsume:^{
       // 放入 block 中的代碼 

}];

// ---- 有參數傳遞的 Block ---------------------------
// 實作
- (CGFloat)testTimeConsume:(void(^)(NSString * name))middleBlock {
    // 執行前記錄下目前的時間
    CFTimeInterval startTime = CACurrentMediaTime();
    NSString *name = @"有參數";
    middleBlock(name);
    // 執行後記錄下目前的時間
    CFTimeInterval endTime = CACurrentMediaTime();
    return endTime - startTime;
}

// 調用
[self testTimeConsume:^(NSString *name) {
   // 放入 block 中的代碼，可以使用參數 name
   // 參數 name 是實作代碼中傳入的，在調用時隻能使用，不能傳值    

}];

4、Block回調

Block回調是關于Block最常用的内容，比如網絡下載下傳，我們可以用Block實作下載下傳成功與失敗的回報。開發者在block沒釋出前，實作回調基本都是通過代理的方式進行的，比如負責網絡請求的原生類NSURLConnection類，通過多個協定方法實作請求中的事件處理。而在最新的環境下，使用的NSURLSession已經采用block的方式處理任務請求了。各種第三方網絡請求架構也都在使用block進行回調處理。這種轉變很大一部分原因在于block使用簡單，邏輯清晰，靈活等原因。

如下：

//DownloadManager.h
#import <Foundation/Foundation.h>

@interface DownloadManager : NSObject <NSURLSessionDownloadDelegate>

// block 重命名
typedef void (^DownloadHandler)(NSData * receiveData, NSError * error);

- (void)downloadWithURL:(NSString *)URL parameters:(NSDictionary *)parameters handler:(DownloadHandler)handler ;

@end

//DownloadManager.m
#import "DownloadManager.h"

@implementation DownloadManager

- (void)downloadWithURL:(NSString *)URL parameters:(NSDictionary *)parameters handler:(DownloadHandler)handler
{
    NSURLRequest * request = [NSURLRequest requestWithURL:[NSURL URLWithString:URL]];
    NSURLSession * session = [NSURLSession sharedSession];

    //執行請求任務
    NSURLSessionDataTask * task = [session dataTaskWithRequest:request completionHandler:^(NSData * _Nullable data, NSURLResponse * _Nullable response, NSError * _Nullable error) {
        if (handler) {
            dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
                handler(data,error);
            });
        }
    }];
    [task resume];

}

上面通過封裝NSURLSession的請求，傳入一個處理請求結果的block對象，就會自動将請求任務放到工作線程中執行實作，我們在網絡請求邏輯的代碼中調用如下：

- (IBAction)buttonClicked:(id)sender {
    #define DOWNLOADURL @"https://codeload.github.com/AFNetworking/AFNetworking/zip/master"
    //下載下傳類
    DownloadManager * downloadManager = [[DownloadManager alloc] init];
    [downloadManager downloadWithURL: DOWNLOADURL parameters:nil handler:^(NSData *receiveData, NSError *error) {
        if (error) {
            NSLog(@"下載下傳失敗：%@",error);
        }else {
            NSLog(@"下載下傳成功，%@",receiveData);
        }
    }];
}

為了加深了解，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。點選buttonA進入B界面，B界面中有一個UITextfield和一個buttonB，點選buttonB退出B界面并将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：

//關鍵demo：
- (IBAction)buttonAction {  
    MyFirstViewController *myVC = [[MyFirstViewController alloc] init];
    [self presentViewController:myVC animated:YES completion:^{    
    }];
    __weak typeof(self) weakSelf = self;//防止循環引用
//用屬性定義的注意：這裡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;
    }];
}

B界面中，也就是MyFirstViewController類中.m檔案:

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

.h檔案：

#import <UIKit/UIKit.h>

//typedef定義一下block，為了更好用
typedef void(^MyBlock)(NSString *string);

@interface MyFirstViewController : UIViewController

@property (nonatomic, copy) MyBlock block;

@end

看了以上兩個Block回調示例，是不是感覺比delegate清爽了不少？

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