Objective-C block详解

Objective-C block详解

 

Apple 在C, Objective-C, C++加上Block这个延申用法。目前只有Mac 10.6 和iOS 4有支援。Block是由一堆可执行的程式组成,也可以称做没有名字的Function (Anonymous function)。如果是Mac 10.6 或 iOS 4.0 之前的平台可以利用 http://code.google.com/p/plblocks/ 这个project得以支援Block语法。
Apple有一个叫做GCD(Grand Central Dispach)的新功能,用在同步处理(concurrency)的环境下有更好的效率。Block语法产生的动机就是来自于GCD,用Block包好 一个工作量交给GCD,GCD有一个宏观的视野可以来分配CPU,GPU,Memory的来下最好的决定。


Block 简介


Block其实行为和Function很像,最大的差别是在可以存取同一个Scope的变数值。
Block 实体会长成这样

^(传入参数列) {行为主体};


Block实体开头是"^",接着是由小括号所包起来的参数列(比如 int a, int b, float c),行为的主体由大括号包起来,专有名词叫做block literal。行为主体可以用return回传值,型别会被compiler自动办识出来。如果没有参数列要这样写(void)。
看个列子

^(int a) {return a*a;};

这是代表Block会回传输入值的平方值(int a 就是参数列,return a*a; 就是行为主体)。记得主体里最后要加";"因为是叙述,而整个{}最后也要要加";"因为Block是个物件实体。
用法就是

int result = ^(int a) {return a*a;} (5);

很怪吧。后面小括号里的5 会被当成a的输入值然后经由Block输出5*5 = 25指定给result这个变数。
有没有简单一点的方法不然每次都要写这么长?有。接下来要介绍一个叫Block Pointer的东西来简化我们的写法。
Block Pointer是这样宣告的

回传值 (^名字) (参数列);


直接来看一个列子

int (^square) (int); 

// 有一个叫squareBlock Pointer,其所指向的Block是有一个int 输入和 int 输出


square = ^(int a ) {return a*a ;}; // 将刚刚Block 实体指定给 square


使用Block Pointer的例子

int result = square(5); // 感觉上不就是funtion的用法吗?

也可以把Block Pointer当成参数传给一个function,比如说

void myFuction( int (^mySquare) (int) ); // function 的宣告,

传入一个有一个int输入和int输出的Block 型别的参数
呼叫这个myFunction的时候就是这样呼叫

int (^mySqaure) (int) = ^(int a) {return a*a;};

// 先给好一个有实体的block pointer叫mySquare

 

myFunction( mySqaure ) ; //把mySquare这个block pointer给myFunction这个function

或是不用block pointer 直接给一个block 实体,就这样写

 myFunction(  ^(int a) {return a*a} ) ;

当成Objective-C method 的传入值的话都是要把型别写在变数前面然后加上小括号,因些应该就要这样写

-(void) objcMethod:( int (^) (int) ) square; // square 变数的型别是 int (^) (int)

读文至此是不是对Block有基本的认识? 接下来我们要谈谈Block相关的行为和特色
首先是来看一下在Block里面存取外部变数的方法


存取变数

1. 可以读取和Block pointer同一个scope的变数值:

{

int outA = 8;

int (^myPtr) (int) = ^(int a) {return outA+a;};

// block 里面可以读同一个scope的outA的值

int result = myPtr(3); // result is 11

}

我们再来看一个很有趣的例子


{

int outA = 8;

int (^myPtr) (int) = ^(int a) {return outA+a;};

// block 里面可以读同一个scope的outA的值

outA = 5; // 在呼叫myPtr之前改变outA的值

int result = myPtr(3); // result 的值还是 11并不是 8

}

 事实上呢,myPtr在其主体用到outA这个变数值的时候是做了一个copy的动作把outA的值copy下来。所以之后outA即使换了新的值对于myPtr里copy的值是没有影响到的。
要注意的是,这个指的值是变数的值,如果这个变数的值是一个记忆体的位置,换句话说,这个变数是个pointer的话,它指到的值是可以在block里被改变的。

{

        NSMutableArray * mutableArray = [NSMutableArray arrayWithObjects:@"one",@"two",@"three",nil];

        int result = ^(int a) { [mutableArray removeLastObject];  return a*a;} (5);

 

        NSLog(@"test array %@", mutableArray);

 

}

原本mutableArray的值是{@"one",@"two",@"three"}在block里被更改mutableArray所指向的物件后,mutableArray的值就会被成{@"one",@"two"}
2. 直接存取static 的变数 

{

static int outA = 8;

int (^myPtr) (int) = ^(int a) {return outA+a;};

// block 里面可以读同一个scope的outA的值

outA = 5; // 在呼叫myPtr之前改变outA的值

int result = myPtr(3); // result 的值是 8,因为outA是个static 变数会直接反应其值

}

甚至可以在block里面直接改变outA的值比如这样写

{

static int outA = 8;

int (^myPtr) (int) = ^(int a) { outA= 5; return outA+a;};

// block 里面改变outA的值

int result = myPtr(3); // result 的值是 8,因为outA是个static 变数会直接反应其值

 

}

3. Block Variable
在某个变数前面如果加上修饰字__block 的话(注意block前有两个下底线),这个变数又称为block variable。那么在block里就可以任意修改此变数值,变数值的改变也可以知道。

{

    __block int num = 5;

 

    int (^myPtr) (int) = ^(int a) { return num++;};

    int (^myPtr2) (int) = ^(int a) { return num++;};

    int result = myPtr(0);

    result = myPtr2(0);

}

因为myPtr和myPtr2都有用到num这个block variable,最后result的值就会是7


生命周期和记忆体管理


因为block也是继承自NSObject,所以其生命周期和记忆体的管理也就非常之重要。
block一开始都是被放到stack里,换句话说其生命周期随着method或function结束就会被回收,和一般变数的生命周期一样。
关于记忆体的管理请遵循这几个要点
1. block pointer的实体会在method或function结束后就会被清掉
2. 如果要保存block pointer的实体要用-copy指令,这样block pointer就会被放到heap里
    2.1 block 主体里用到的block variable 也会被搬到heap 而有新的记忆体位置,且一并更新有用到这个block variable 的block都指到新的位置
    2.2 一般的variable值会被copy 
    2.3 如果主体里用到的variable是object的话,此object会被retain, block release时也会被release
    2.4 __block variable 里用到的object是不会被retain的

首先来看一下这个例子


typedef int (^MyBlock)(int);

 

MyBlock genBlock();

 

int main(){

        MyBlock outBlock = genBlock();

        int result = outBlock(5);

 

        NSLog(@"result is %d",[outBlock retainCount] ); // segmentation fault

        NSLog(@"result is %d",result  );

 

        return 0 ;

}

MyBlock genBlock() {

        int a = 3;

        MyBlock inBlock = ^(int n) {

                return n*a;

        };

        return inBlock ;

}

此程式由genBlock里产生的block再指定给main function的outBlock变数,执行这个程式会得到
Segmentation fault
(注:有时候把 genBlock里的a 去掉就可以跑出结果的情形,这是系统cache住记忆体,并不是inBlock真得一直存在,久了还是会被回收,千万不要以为是对的写法)
表示我们用到了不该用的记忆体,在这个例子的情况下是在genBlock里的inBlock变数在return的时候就被回收了,outBlock无法有一个合法的记忆体位置-retainCount就没意义了。
如果这个时候需要保留inBlock的值就要用-copy指令,将genBlock改成

 MyBlock genBlock() {

        int a = 3;

        MyBlock inBlock = ^(int n) {

                return n*a;

        };

        return [inBlock copy]  ;

}

这样[inBlock copy]的回传值就会被放到heap,就可以一直使用(记得要release)
执行结果是
result is 1
result is 15

再次提醒要记得release outBlock。
如果一回传[inBlock copy]的值就不再需要的时候可以这样写

 MyBlock genBlock() {

        int a = 3;

        MyBlock inBlock = ^(int n) {

                return n*a;

        };

        return [[inBlock copy] autorelease] ;

}

-copy指令是为了要把block 从stack搬到heap,autorelease是为了平冲retainCount加到autorelease oop ,回传之后等到事件结束就清掉。

接下来是block存取到的local variable是个物件的型别,然后做copy 指令时

MyBlock genBlock() {

        int a = 3;

        NSMutableString * myString = [NSMutableString string];

        MyBlock inBlock = ^(int n) {

                NSLog(@"retain count of string %d",[myString retainCount]);

                return n*a;

        };

        return [inBlock copy] ;

}

结果会印出
retain count of string 2
这个结果和上面2.3提到的一样,local variable被retain了
那再来试试2.4,在local variable前面加上__block

MyBlock genBlock() {

        int a = 3;

        __block NSMutableString * myString = [NSMutableString string];

        MyBlock inBlock = ^(int n) {

                NSLog(@"retain count of string %d",[myString retainCount]);

                return n*a;

        };

        return [inBlock copy] ;

}

执行的结果就是会
retain count of string 1


Block Copying注意事项

如果在Class method里面做copying block动作的话
1. 在Block里如果有直接存取到self,则self会被retain
2. 在Block里如果取存到instance variable (无论直接或是从accessor),则self会被retain
3. 取存到local variable所拥有的object时,这个object会被retain

让我们来看一个自订的Class

@interface MyObject : NSObject {

        NSString * title;

        void (^myLog) (NSString * deco);

}

 

-(void) logName;

@end

 

@implementation MyObject

-(id) initWithTitle:(NSString * ) newTitle{

        if(self = [super init]){

                title = newTitle;

                myLog = [^(NSString * deco) { NSLog(@"%@%@%@",deco, title, deco );} copy];

        }

        return self;

}

 

-(void) logName{

 

 myLog(@"==");

}

 

-(void ) dealloc{

 

        [myLog release];

        [title release];

        [super dealloc];

}

@end

在main 里使用如下

 MyObject * mObj = [[MyObject alloc] initWithTitle:@"Car"];
 NSLog(@"retainCount of MyObject is  %d",[mObj retainCount]  );
 [mObj logName];
其执行的结果为
retainCount of MyObject is  2
==Car==
因为在MyObject的建构子里myLog这个block pointer用了title这个instance variable然后就会retain self也就是MyObject的物件。
尽量不要这样写,会造成retain cycle,改善的方法是把建构子改成这样

-(id) initWithTitle:(NSString * ) newTitle{

        if(self = [super init]){

                title = newTitle;

                myLog = [^(NSString * deco) { NSLog(@"%@%@%@",deco, newTitle, deco );} copy];

        }

        return self;

}

在Block主体里用newTitle这个变数而不是title。这样self就不会被retain了。
最后谈一个小陷井
void (^myLog) (void); 
BOOL result ;
if(result)
    myLog = ^ {NSLog(@"YES");};

else
    myLog = ^ {NSLog(@"NO");};

myLog();

这样很可能就会当掉了,因为myLog 实体在if 或是else结束后就被清掉了。要记得。
要用copy来解决这个问题,但要记得release。

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