【Objective-C】浅析Block及其捕获机制

Block的基本使用

什么是Block？

Block （块），封装了函数调用以及调用环境的 OC 对象，Objective-C闭包（可以在内部访问外部的值），相当于C语言的函数指针，把一个函数写在一个函数内部，而OC并没有函数（方法）嵌套这一语法

Block的声明

void(^blockName)();
int(^blockName2)(int a, int b, int c);

格式： 返回值 (^block名称)(形参列表)
^代表块的符号

Block的实现

1. 无参数无返回值

void(^blockName)(void) = ^{

};

2. 有参数无返回值

void(^blockName)(int a, int b) = ^(int a, int b){

};

3. 无参数有返回值

int(^blockName)(void) = ^int{
    return 3;
};

实现部分的返回值可以省略，像这样：

int(^blockName)(void) = ^{
    return 3;
};

4. 有参数有返回值

int(^blockName)(int a, int b) = ^int(int a, int b){
    return 3 + a * b;
};

实现部分的返回值int同样可以省略

Block的调用

//无参数无返回值
blockName();

//有参数有返回值
int result = blockName(7, 12);

现在已声明的blockName代表一个块，那么调用这个块既可以通过blockName(7, 12);，也可以这样：

int result = ^(int a, int b) {
    return 3 + a + b;
}(7, 12);

Block作为形参使用

Block作为形式参数在方法中的声明与上述格式略有不同（块的名称在外面）

现在Jaxon类和Jacky类中分别实现以下方法：
Jaxon.h

- (void)askJackyForHelp: (void(^)(int num))blockName isOK: (void(^)(BOOL boolValue))completion;

Jaxon.m

- (void)askJackyForHelp:(void (^)(int))blockName isOK:(void (^)(BOOL))completion {
    blockName(3);

    //传入completion块的参数非1即0
    completion(arc4random() % 2);
}

Jacky.m

- (void)helpDoWith: (int)num {
    NSLog(@"帮忙做事%d次", num);
}

接下来在main函数中调用：

Jaxon* jaxon = [[Jaxon alloc] init];
[jaxon askJackyForHelp:^(int num) {
            Jacky* jacky = [[Jacky alloc] init];
            [jacky helpDoWith: num];
        } isOK:^(BOOL boolValue) {

            //成功和失败的概率各占一半
            if (boolValue) {
                NSLog(@"帮忙成功");
            } else {
                NSLog(@"帮忙失败");
            }
        }];

运行结果：

这样是不是可以起到代理的作用，Jaxon委托Jacky帮忙做事，Jaxon实现不了的委托Jacky实现，因此Block块也可以用于界面传值或其他需要使用代理模式的程序设计中

Block作为属性使用

给Block起别名

文章开头也提到了块其实也是一种对象，可以将ta理解为一种数据类型

那么也可以用typedef关键字给Block起别名，看以下示例：

typedef void(^Help)(int num);
typedef void(^Finish)(BOOL boolValue);

上面的方法也就可以这样声明：

- (void)askJackyForHelp:(Help)blockName isOK:(Finish)completion;

块的属性关键字一般需要是是copy：

@interface Jaxon : NSObject

//无别名
@property (nonatomic, copy)void(^helpBlock)(int num);
//有别名
//@property (nonatomic, copy)Help helpBlock;
- (void)askMyselfDo;

@end

@implementation Jaxon

- (void)askMyselfDo {
    self.helpBlock(5);
}

@end

main函数：

Jaxon* jaxon = [[Jaxon alloc] init];
jaxon.helpBlock = ^(int num) {
    NSLog(@"我自己做%@次", @(num));
};
[jaxon askMyselfDo];

运行结果：

Block的copy

关于copy关键字，编者也简单了解一下，底层原理以后再加以详细的剖析：

在ARC 环境下，编译器会根据情况自动将栈上的 block 复制到堆上，比如以下几种情况： 手动调用 block 的copy`方法时；

• block 作为函数返回值时（Masonry 框架中用很多）；
• 将 block 赋值给__strong指针时；
• block 作为 Cocoa API 中方法名含有usingBlock的方法参数时；
• block 作为 GCD API 的方法参数时。

block 作为属性的写法：
ARC下写strong或者copy都会对 block 进行强引用，都会自动将 block 从栈 copy 到堆上；
建议都写成copy，这样 MRC 和 ARC 下一致。

Block刚创建时存放在栈区，使用时copy到堆区

Block的捕获机制

为保证Block内部能正常访问到外部的变量，Block有一种变量捕获机制

auto类型的局部变量

auto变量：正常定义出来的变量默认都是auto类型，只是省略了

auto int age = 20;

auto类型的局部变量会被捕获到block块内部，访问方式为值传递

int age = 10;
NSLog(@"%d %p", age, &age);
void(^blockName)(void) = ^ {
    NSLog(@"%d %p", age, &age);
};
age = 20;
//可以打印出来，说明block块是可以访问到外部信息的
blockName();
NSLog(@"%d %p", age, &age);

根据运行结果可以得出以下两点：

• 当auto类型的局部变量被捕获到block块内部时，block内部会自动生成一个相同的成员变量，用来存储这个变量的值，因此打印的block外部的age地址与内部age地址不一样
• 由于值传递，修改外部age变量的值，不会影响到block内部的变量

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__block浅析

Block内部只能调用外部变量，不能修改：

Block 默认情况下是使用被捕获的外部变量的只读拷贝，因此在 Block 内部无法直接修改外部变量的值

解决办法如下：

• 变量用static修饰（原因：捕获static类型的局部变量是指针传递，可以访问到该变量的内存地址）
• 全局变量
• __block（我们只希望临时用一下这个变量临时改一下而已，而改为 static 变量和全局变量会一直在内存中）

当变量被__block修饰时，block可以修改外部全局变量：

__block int age = 10;
NSLog(@"%d %p", age, &age);
void(^blockName)(void) = ^ {
    age = 30;
    NSLog(@"%d %p", age, &age);
};
blockName();
NSLog(@"%d %p", age, &age);

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static类型的局部变量

static类型的局部变量会被捕获到block内部，访问方式指针传递

static int age = 10;
NSLog(@"%d %p", age, &age);
void(^blockName)(void) = ^ {
    NSLog(@"%d %p", age, &age);
};
age = 20;
blockName();
NSLog(@"%d %p", age, &age);

• 当static类型的局部变量被捕获到block内部时，block块内部会生成一个相同类型的指针，指向捕获到内部的age变量的地址
• 由于指针传递，修改外部的age变量的值，会影响到block内部的age变量

全局变量

全局变量不会被捕获到block内部，访问方式为直接访问

int _age = 10;
static int _height = 175;

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        
        NSLog(@"%d %p", _age, &_age);
        void(^blockName)(void) = ^ {
            _age = 30;
            NSLog(@"%d %p", _age, &_age);
        };
        blockName();
        _age = 20;
        NSLog(@"%d %p", _age, &_age);
    }
    return 0;
}

其他问题

对于对象类型的局部变量，block会连同ta的所有权修饰符一起捕获

为什么局部变量需要捕获，全局变量不用捕获呢？

• 作用域的原因，全局变量哪里都可以直接访问，所以不用捕获；
• 局部变量，外部不能直接访问，所以需要捕获；
• auto 类型的局部变量可能会销毁，其内存会消失，block 将来执行代码的时候不可能再去访问那块内存，所以捕获其值；
• static 变量会一直保存在内存中， 所以捕获其地址即可