objective-C Block对象

block对象简介及语法

什么是block？

block对象是一组指令，可以像调用函数指令那样调用block对象。block对象结合了面向对象和面向过程编程的特点。

如何声明一个block对象变量？

因为block是对象，所以可以使用指针变量指向某个block变量。
block变量的类型指明了其应指向的block对象类型，其中包含实参和返回值。代码示例如下：

int (^adder)(int a, int b);

这行代码声明了一个名为adder的block变量，其指向的block对象应该有两个int实参，返回值也应该是int类型。^符号代表adder是block变量，而不是普通的指针变量。更多示例：

void (^foo)(void);
void (^jump)(Hurdle *);
int (^double)(int);  //声明时可以忽略实参参数名

Block对象的声明语法与C语言的函数声明语法类似，差别是要在变量前增加一个^符号，并与变量名一起用圆括号括起来。

如何定义block对象？

变量只能保存若干字节长度的数值，无法保存对象本身。例如，int变量可以保存数字，NSString *变量可以保存某个NSString对象的地址。Block变量也是这样，它只能保存某个block变量的地址。

创建block对象的示例：

^int(int x, int y) {
    return x + y;
};

通常情况下，应将新创建的block对象立即赋给某个block变量。（也可以将其作为实参传入某个方法。）示例：

int (^adder)(int, int) = ^int(int x, int y) {
    return x + y;
};

以上代码创建了一个名为adder的block变量，并指向了一个新创建的block对象，该对象有两个int类型实参，并会返回两个参数的和。

如何执行某个block对象？

为block变量赋值后，就可以使用了。使用方法就像调用C函数那样调用block变量，以执行该block变量指向的block对象。示例：

int sum = adder(2, 5);

注意:

1. block变量只能指向其类型匹配的block对象；
2. 如果实现文件需要调用某个block对象，就必须有一个指向该block对象的变量；
3. 如果某个方法创建了一个block对象，而另一个方法需要执行该block对象时，就必须将该block对象的变量作为实参传给后者；
4. 作为实参的block对象写法为：xxx:(int ^(int, int)) adder，参数名应声明实参类型的括号后面。

捕获变量(Variable Capturing)

block对象有一个很有用的特性，就是捕获对象。
与函数类似，block对象也能使用传入的实参并声明局部变量。

int (^adder)(int, int) = ^(int x, int y) {
    int sum = x +y;
    return sum;
}

这段代码中，sum是局部变量，可以在block对象内部使用。x和y都是block对象的实参，所以也能在block内部使用。

此外，block对象也可以使用其封闭作用域(enclosing scope)内的所有变量。对于声明了某个block对象的方法，该方法的作用域就是这个block对象的封闭作用域。因此，这个block对象可以访问该方法的所有局部变量、传入该方法的实参以及传入当前对象的实例变量。

当某个block对象访问了一个在该block对象之前声明的变量时，可以称该block捕获了这个变量。在下图代码中，应用会将val的值拷贝至block对象的内存。当应用执行该block对象时，无论最初val的值是否发生变化，都会使用当时赋值时刻的值。一旦block对象捕获了某个变量，该变量之后的变化不会对block对象中的val产生任何影响。（在method方法返回的那一刻，最初的局部变量val会被释放。）

捕获的变量会被拷贝至Block对象

block可以捕获任意类型的变量，也包括指向对象的指针。因此，block对象代码通过封闭作用域中的指针，向某个对象发送消息。

每个iOS应用都有一个主操作队列(main operation queue)。从本质上看，该队列中的操作都将成为循环中的事件，每次循环弹出一个。如下图。

NSOperationQueue

我们可以用block对象来构成操作，所以也可以将block对象加入主操作队列。应用会在某个运行循环中执行该block对象。加入操作队列的block对象不能有返回值，也不能有任何实参。示例：

- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions {
    NSString *string = @"hello, world!";
    
    [[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"%lu", (unsigned long)[string length]);
    }];
    
    NSLog(@"About to exit method...");
    
    return YES;
}

输出结果：

2014-12-16 17:40:31.644 Blocky[10442:2458003] About to exit method...
2014-12-16 17:40:31.670 Blocky[10442:2458003] 13

我们看到，控制台首先输出方法返回之前的退出信息，然后再显示字符串长度的计算结果。对当前的运行循环，可能需要先完成视图的绘制工作并释放相应的对象，再执行某个block 。

那么问题来了... ，string是指向@"hello world!"对象的唯一指针，当应用执行完application: didFinishLaunchingWithOptions:方法后，不会立刻执行block对象，但是string变量已经不存在了，字符串对象会被释放。但事实上，字符串对象依然存在。这是因为，block对象会针对其封闭作用域内的所有对象，保留强引用类型的引用。block对象会保留对该字符串对象的最后一个强引用，当应用释放block时，也会失去这最后一个应用。

block的典型应用(Typical Block Usage)

block最常见的一种用途使用来实现回调。可以将这种block对象看成是针对某个事件的一次性回调，而且该事件可以在将来的某个时刻发生。通常会将这种用途的block对象称为completion block。

相对对delegate和target-action，使用completion block会简单很多。block对象是一种不依赖对象的回调。以NSArray为例，它有一个sortedArrayUsingComparator:方法。

NSArray *array = @[@"you", @"me", @"they"];

NSArray *sorted = [array sortedArrayUsingComparator:^NSComparisonResult(id obj1, id obj2) {
    if ([obj1 length] < [obj2 length])
        return NSOrderedDescending;
    else if ([obj1 length] > [obj2 length])
        return NSOrderedAscending;
    return NSOrderedSame;
}];

NSLog(@"%@", sorted);

block对象还有很多用途，例如串联执行不同的代码（一个block对象调用另一个block对象，这个block对象再调用另一个block对象）。此外，block对象还可以帮助应用充分利用多个CPU内核，同步执行多段代码。

深入学习：__block、简化语法与内存管理(For the more Curious: The __block Modifier, Abbreviated Syntax, and Memory)

编译器可以根据block对象中的return语句，自动判断返回类型。所以可以忽略返回类型。如果没有实参也可以忽略实参。例如：

void (^block)(void) = ^{
    NSLog(@"I'm a silly block.");
};

但是在声明block变量时，不能忽略返回类型和实参列表。

如果某个变量是用__block修饰的，应用就会在一块特殊的内存空间中保留该变量：既不是当前栈，也不是block自身的内存空间。这意味着可以有多个block对象修改同一个__block变量。示例：

__block int counter = 0;
void (^block)(void) = ^{
    counter ++;
    NSLog(@"Counter is now at %d", counter);
};

block();
block();
block();

控制台会输出：

2014-12-16 18:26:00.672 Blocky[10555:2477295] Counter is now at 1
2014-12-16 18:26:00.673 Blocky[10555:2477295] Counter is now at 2
2014-12-16 18:26:00.673 Blocky[10555:2477295] Counter is now at 3

block内存管理

应用会将新创建block对象保存在栈中。这意味着，即使应用针对新创建的block对象保留了强引用指针，一旦创建该对象的方法返回，新创建的block对象一样会被释放。
要解决这个问题，就要向block对象发送copy消息，执行拷贝操作。如果收到copy消息的block对象已经位于堆中的拷贝，就只会增加一个指向该对像的强引用，不会重复copy。
在Objective-C支持ARC之前，忘记copy是很严重的问题。但是支持ARC之后，编译器能够对block对象执行更多的自动处理：即使应用只是将某个的block对象赋给一个强引用特性的指针变量，并没有执行copy操作，编译器也会自动地完成copy工作。

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