玩转 IOS 开发 - block 使用详解
Block 是iOS在4.0之后新增的程式语法,在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做闭包（closure），比如object C的好兄弟swift 中闭包（swift 闭包详解）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，在需要的时候执行
1. block作用：
Block用来封装一段代码,可以在任何时候执行；
- Block可以作为函数参数或者函数的返回值,而其本身又可以带输入参数或返回值。
- 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、动画转场用的很多
在新的iOS API中block被大量用来取代传统的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. 可以直接在block代码块中写等会要接着执行的代码，直接把block变成函数的参数传入函数中，这是新API最常使用block的地方。
B. 可以存取局部变量，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能使用，而block则是可以很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");
};
// 执行时，把block当成函数
myBlock();
/*
*2.定义带参数的block:
*格式：void (^block名称)(参数列表) = ^ (参数列表) { // 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)(参数列表) = ^ 返回类型 (参数列表) { // 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) (参数列);
//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，感觉是是不是很像function的用法？
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 访问外部变量
但是block使用有个特点，Block可以访问局部变量，但是不能修改：
int sum = 10;
int (^MyBlock)(int) = ^(int num)
{
sum++;//编译报错
return num * sum;
};如果要修改就要加关键字 __block （下面详细说明）:
__block int sum =10;
(5) block 与函数指针
下面比较下函数指针与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BlocksMyBlocks(10, 20);
3. block访问外部变量
block 访问外部变量有几个特点必须知道：
- block内部可以访问外部变量；
- 默认情况下block内部不能
修改外面的局部变量； - 给局部变量加上关键字
_block,这个局部变量就可以在block内部修改；
block中可以访问外部变量。但是
不能修改它，否则编译错误。但是可以改变全局变量、静态变量(static)、全局静态变量。
上面的特点是有原因滴：
A.
为何不让修改变量：这个是编译器决定的。理论上当然可以修改变量了，只不过block捕获的是外部变量的副本，名字一样。为了不给开发者迷惑，干脆不让赋值。道理有点像：函数参数，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.
可以修改静态变量的值。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可以调用。
(1) __block存储类型
通过__block存储类型修饰符， 变量在block中可被修改。__block存储跟register、auto和static存储类型相似（但是之间互斥），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，如果block被拷贝（通过Block_copy或者copy）,变量被拷贝到堆。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许多，__block 变量其实是一个结构体对象，拷贝的是指向该结构体对象的指针
(2) block访问外部变量
上面已经说过，默认block 访问的外部变量是只读属性的，若要对外部变量进行读写，需要在定义外部变量时加一个 __block， 示例如下：
//示例1：block访问外部变量
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，如果引用了外部变量,默认是把外部变量当做是常量编码到block当中，并且把外部变量copy到堆中，外部变量值为定义block时变量的数值
// 如果后续再修改x的值，默认不会影响block内部的数值变化！
// 在默认情况下，不允许block内部修改外部变量的数值！因为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,因为block copy了一份x到堆中
NSLog(@"定义后 %p", &x); // 栈区
x = 20;
myBlock();
}
//示例2：在block中修改外部变量
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，如果引用了外部使用__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,内存地址相同
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
}下面的例子就有点难度了，让我们看下block对指针变量的访问
//例子3：block对指针变量的访问
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
另一个指针，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
*/
// 注意下面的操作是修改strM指针指向的内容
[strM setString:@"lisi"];
NSLog(@"inblock %p %p", strM, &strM);
//输出：strM没有变，因为存储的都是zhangsan的地址,&strM为堆中新地址
/*
*这句代码是修改指针strM，因为strM copy过来后是只读的，所以同例子2编译会报错，需要在定义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);
}上面的例子搞定了，来让我们看下各种类型的变量与block之间的互动：
//示例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 ; //可以存取。
++ CounterStatic ; //可以存取。
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(); //执行block 的内容。
//执行完后，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， 不过在对象前 加__block修饰，则参考计数不变。
- 若直接存取实例变量（instance variable），self的参考计数将被加1。
- 若透过变量存取实例变量的值，则变量的参考计数将被加1。
- 在对象前加 __block 则参考计数不会自动加1。
//例子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, ^{
// 因为直接存取实例变量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，所以这时只有localVariable 的retain count 加１
//self 的 return count 并不会增加。
doSomethingWithObject (localVaribale);
});上面只是简单演示下block引用成员变量，下面我们研究下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，如下：
@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。
修改方案很简单：
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动retain的。
__block ViewController *controller = self;
_block = ^(){
NSLog(@"string %@", controller.string);
}; 4. block 基本使用
当block定义完成后，我们除了可以像使用一般函数的方式来直接调用它以外，还可以有其他妙用，这些灵活的应用才是block最为强大的地方。
(1) block 作为函数参数
我们可以像使用一般函数使用参数的方式将block以函数参数的型式传入函数中，在这种情况下，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，这也是目前新版SDK中主流的做法
下面的例子中，block本身就是函数参数的一部分
char *myCharacters[ 3 ] = { "TomJohn" , "George" , "Charles Condomine" };
qsort_b (myCharacters, 3 , sizeof ( char *), ^( const void *l, const void *r)
{
//需要类型强转下
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当作方法的参数
// 所有的资料
NSArray *array = [ NSArray arrayWithObjects : @"A" , @"B" , @"C" , @"A" , @"B" , @"Z" , @"G" , @"are" , @" Q" ,nil ];
// 我们只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) {
// 只对前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: [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，它们的索引值分别是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参数
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;
}
//相同
return (NSComparisonResult)NSOrderedSame;
}];B. enumerateObjectsUsingBlock
通常enumerateObjectsUsingBlock: 和 (for(… in …)在效率上基本一致，有时会快些。主要是因为它们都是基于 NSFastEnumeration实现的。快速迭代在处理的过程中需要多一次转换，当然也会消耗掉一些时间. 基于Block的迭代可以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” 修改局部变量时， 你需要声明局部变量为 __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 也是唯一的方式可以并发实现恢复Key-Value值.
示例代码：
//定义一个可变数组
NSMutableArray *test = [NSMutableArray array];
//向数组中添加元素
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。
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。里包含这个函数涉及的参数,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。⽽这一切都是自动的,由系统帮我们进行分配与销毁。对于程序员是透明的,我们不需要手动调度。
.heap的空间需要手动分配。 heap与动态内存分配相关,内存可以随时在堆中分配和销毁。我们需要明确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
首先所有的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:
- stack对象的⽣生命周期所导致的问题。例如一旦函数返回,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。因为整个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。
.- 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属性需要用 copy
@property (nonatomic, copy) void (^completion)(NSString *text);虽然在ARC时代已经不需要再显式声明了,使用strong是没有问题的,但是仍然建 议我们使⽤copy以显示相关拷贝⾏为。
(3)为什么要使用copy？！
其实Objective-C是有它的Stack object的。那就是block。
在Objective-C语⾔言中,⼀一共有3种类型的block:
- _NSConcreteGlobalBlock 全局的静态block,不会访问任何外部变量。
- _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,这种不捕捉外界变量的block是不需要内存管理的,这种block不存在于Heap或是Stack⽽是作为代码片段存在,类似于C函数。
NSConcreteStackBlock,需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,执行弹栈,则会被摧毁。这就导致内存管理的问题,如果我们希望保存这个block或者是返回它,如果没有做进⼀步的copy处理,则必然会出现问题。举个栗子,在手动管理引⽤计数时,如果在exampleD_getBlock方法返回block 时没有执行[[block copy] autorelease]的操作,则方法执行完毕后,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,我们最终需要把它拷⻉到堆上来。拷贝到堆后,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。
现在我们知道为么么要Copy了吧-_-
block在创建时是stack对象,如果我们需要在离开当前函数仍能够使用我们创建的block。我们就需要把它 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，系统帮助我们完成了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,只不过当block被引用或返回时,ARC帮助我们完成了copy和内存管理的工作。
总结
在ARC下,我们可以将block看做⼀一个正常的OC对象,与其他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);
};
} 并且在一个按钮的事件中调用了这个block：
- (IBAction)testDidClick:(id)sender {
_block();
} 此时如果按了按钮之后就会导致程序崩溃，解决这个问题的方法很简单
在创建完block的时候需要调用
Block_copy函数。它会把block从栈上移动到堆上，那么就可以在其他地方使用这个block了。Block_copy实际上是一个宏，如下：
#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
修改代码如下：
_block = ^(){
NSLog(@"number %d", number);
};
_block = Block_copy(_block); 同理，特别需要注意的地方就是在把block放到集合类当中去的时候，如果直接把生成的block放入到集合类中，是无法在其他地方使用block，必须要对block进行copy。示例如下：
[array addObject:[[^{ NSLog(@"hello!"); } copy] autorelease]]; Q:为什么不使用简单的copy方法 而是 Blockcopy呢？
因为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，详细就要看各自的C源码了
6. 视图控制器反向传值
使用Block的地方很多，其中传值只是其中的一小部分，下面介绍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，其中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。
第二个界面的只有一个UITextField，是为了输入文字，当输入文字，并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，并且显示在UILabel上。
其实核心代码就几行代码：
在第二个视图控制器的.h文件中定义声明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重新定义了一个名字
ReturnTextBlock
这样，下面在使用的时候就会很方便。
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，不用也可以，不过加上会减少代码的书写量
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);
}
}其中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，需要重写：
- (void)viewWillDisappear:(BOOL)animated;
方法。在第一个视图中获得第二个视图控制器，并且用第二个视图控制器来调用定义的属性
如下：
- (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;
}];
}可以看到代码中的注释，系统告诉我们可以用
[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，如果你写一个[tfVC return Text按回车 ,系统会自动提示出来一个：
tfVC returnText:<#^(NSString *showText)block#>的东西，我们只要在焦点上回车，就可以快速创建一个代码块了，大家可以试试。这在写代码的时候是非常方便的。
面试题：
- __block什么时候用
当需要在block 中修改外部变量时使用，当需要访问内部成员变量时。
2.在block里面, 对数组执行添加操作, 这个数组需要声明成 __block吗?
当然不需要，因为数组可以理解为指针，在block中对数组进行添加操作，只是改变了指针指向的值，而没有修改外部数组地址，详细参见block访问成员变量示例3
3.在block里面, 对NSInteger进行修改, 这个NSInteger是否需要声明成__blcok
必须需要，NSInteger -> typedef long NSInteger; 这货披着OC的外衣，其实就是一个基本类型，基本类型在没有static 等的保护下，当然需要__block
悄悄告诉你哦，block在iOS的面试中是非常重要的，如果你能把上面讲解的内容理解了，那么就仰天长啸出门去了。
参考
- http://www.cocoachina.com/ios/20120514/4247.html
使用block开发遇到的问题 http://blog.csdn.net/hherima/article/details/3858610
这篇block 博客系列从C源码的角度详细分析了blcok原理http://mobile.51cto.com/iphone-446829.htm
- http://blog.devtang.com/blog/2013/07/28/a-look-inside-blocks/
巧叔的谈Objective-C Block的实现