block 学习

传说中的block经常用于并发与多线程。打算对于block的详细使用做一个比较全面的了解。

先来看一篇人家写好的block方面的文章。

详解Objective-c block应用是本文要介绍的内容，主要介绍的是Objective-c block应用，不多说，先来看详细内容。

Apple在C, Objective-C, C++加上Block這個延申用法。目前只有Mac 10.6 和iOS 4有支援。Block是由一堆可執行的程式組成，也可以稱做沒有名字的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/ 這個project得以支援Block語法。

Apple有一個叫做GCD(Grand Central Dispach)的新功能，用在同步處理(concurrency)的環境下有更好的效率。Block語法產生的動機就是來自於GCD，用Block包好一個工作量交給GCD，GCD有一個宏觀的視野可以來分配CPU，GPU，Memory的來下最好的決定。

Block 簡介

Block其實行為和Function很像，最大的差別是在可以存取同一個Scope的變數值。

Block 實體會長成這樣

^(傳入參數列) {行為主體};

Block實體開頭是"^"，接著是由小括號所包起來的參數列(比如 int a, int b, float c)，行為的主體由大括號包起來，專有名詞叫做block literal。行為主體可以用return回傳值，型別會被compiler自動辦識出來。如果沒有參數列要這樣寫(void)。
看個列子

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

這是代表Block會回傳輸入值的平方值(int a 就是參數列，return a*a; 就是行為主體)。記得主體裡最後要加";"因為是敘述，而整個{}最後也要要加";"因為Block是個物件實體。

用法就是

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

很怪吧。後面小括號裡的5 會被當成a的輸入值然後經由Block輸出5*5 = 25指定給result這個變數。

有沒有簡單一點的方法不然每次都要寫這麼長？有。接下來要介紹一個叫Block Pointer的東西來簡化我們的寫法。

Block Pointer是這樣宣告的

回傳值 (^名字) (參數列);

直接來看一個列子

int (^square) (int);
// 有一個叫square的Block Pointer，其所指向的Block是有一個int 輸入和 int 輸出
square = ^(int a ) {return a*a ;}; // 將剛剛Block 實體指定給 square

使用Block Pointer的例子

int result = square(5); // 感覺上不就是funtion的用法嗎？也可以把Block Pointer當成參數傳給一個function，比如說

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

傳入一個有一個int輸入和int輸出的Block 型別的參數

呼叫這個myFunction的時候就是這樣呼叫

int (^mySqaure) (int) = ^(int a) {return a*a;};
// 先給好一個有實體的block pointer叫mySquare
myFunction( mySqaure ) ; //把mySquare這個block pointer給myFunction這個function

或是不用block pointer 直接給一個block 實體，就這樣寫

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

當成Objective-C method 的傳入值的話都是要把型別寫在變數前面然後加上小括號，因些應該就要這樣寫

-(void) objcMethod:( int (^) (int) ) square; // square 變數的型別是 int (^) (int)

讀文至此是不是對Block有基本的認識？ 接下來我們要談談Block相關的行為和特色

首先是來看一下在Block裡面存取外部變數的方法

存取變數

1. 可以讀取和Block pointer同一個scope的變數值：

{
int outA = 8;
int (^myPtr) (int) = ^(int a) {return outA+a;};
// block 裡面可以讀同一個scope的outA的值
int result = myPtr(3); // result is 11
}

我們再來看一個很有趣的例子

{
int outA = 8;
int (^myPtr) (int) = ^(int a) {return outA+a;};
// block 裡面可以讀同一個scope的outA的值
outA = 5; // 在呼叫myPtr之前改變outA的值
int result = myPtr(3); // result 的值還是 11並不是 8
}

事實上呢，myPtr在其主體用到outA這個變數值的時候是做了一個copy的動作把outA的值copy下來。所以之後outA即使換了新的值對於myPtr裡copy的值是沒有影響到的。
 
要注意的是，這個指的值是變數的值，如果這個變數的值是一個記憶體的位置，換句話說，這個變數是個pointer的話，它指到的值是可以在block裡被改變的。

{
        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裡被更改mutableArray所指向的物件後，mutableArray的值就會被成{@"one",@"two"}

2. 直接存取static 的變數

{
static int outA = 8;
int (^myPtr) (int) = ^(int a) {return outA+a;};
// block 裡面可以讀同一個scope的outA的值
outA = 5; // 在呼叫myPtr之前改變outA的值
int result = myPtr(3); // result 的值是 8，因為outA是個static 變數會直接反應其值
}

甚至可以在block裡面直接改變outA的值比如這樣寫

{
static int outA = 8;
int (^myPtr) (int) = ^(int a) { outA= 5; return outA+a;};
// block 裡面改變outA的值
int result = myPtr(3); // result 的值是 8，因為outA是個static 變數會直接反應其值
}

3. Block Variable

在某個變數前面如果加上修飾字__block 的話(注意block前有兩個下底線)，這個變數又稱為block variable。那麼在block裡就可以任意修改此變數值，變數值的改變也可以知道。

{
    __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);
}

因為myPtr和myPtr2都有用到num這個block variable，最後result的值就會是7

生命周期和記憶體管理

因為block也是繼承自NSObject，所以其生命周期和記憶體的管理也就非常之重要。

block一開始都是被放到stack裡，換句話說其生命周期隨著method或function結束就會被回收，和一般變數的生命周期一樣。

關於記憶體的管理請遵循這幾個要點

1. block pointer的實體會在method或function結束後就會被清掉

2. 如果要保存block pointer的實體要用-copy指令，這樣block pointer就會被放到heap裡

（1）block 主體裡用到的block variable 也會被搬到heap 而有新的記憶體位置，且一並更新有用到這個block variable 的block都指到新的位置
    
（2）一般的variable值會被copy 
    
（3）如果主體裡用到的variable是object的話，此object會被retain, block release時也會被release
    
（4）block variable 裡用到的object是不會被retain的

首先來看一下這個例子

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裡產生的block再指定給main function的outBlock變數，執行這個程式會得到

Segmentation fault

(註：有時候把 genBlock裡的a 去掉就可以跑出結果的情形，這是系統cache住記憶體，並不是inBlock真得一直存在，久了還是會被回收，千萬不要以為是對的寫法)
表示我們用到了不該用的記憶體，在這個例子的情況下是在genBlock裡的inBlock變數在return的時候就被回收了，outBlock無法有一個合法的記憶體位置-retainCount就沒意義了。

如果這個時候需要保留inBlock的值就要用-copy指令，將genBlock改成

 MyBlock genBlock() {
        int a = 3;
        MyBlock inBlock = ^(int n) {
                return n*a;
        };
        return [inBlock copy]  ;
}

這樣[inBlock copy]的回傳值就會被放到heap，就可以一直使用(記得要release)

執行結果是

result is 1
result is 15

再次提醒要記得release outBlock。

如果一回傳[inBlock copy]的值就不再需要的時候可以這樣寫

 MyBlock genBlock() {
        int a = 3;
        MyBlock inBlock = ^(int n) {
                return n*a;
        };
        return [[inBlock copy] autorelease] ;
}

-copy指令是為了要把block 從stack搬到heap，autorelease是為了平衝retainCount加到autorelease oop ，回傳之後等到事件結束就清掉。

接下來是block存取到的local variable是個物件的型別，然後做copy 指令時

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] ;
}

結果會印出

retain count of string 2

這個結果和上面2.3提到的一樣，local variable被retain了

那再來試試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] ;
}

執行的結果就是會

retain count of string 1

Block Copying注意事項

如果在Class method裡面做copying block動作的話

1. 在Block裡如果有直接存取到self，則self會被retain

2. 在Block裡如果取存到instance variable (無論直接或是從accessor)，則self會被retain

3. 取存到local variable所擁有的object時，這個object會被retain

讓我們來看一個自訂的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 裡使用如下

MyObject * mObj = [[MyObject alloc] initWithTitle:@"Car"];
NSLog(@"retainCount of MyObject is  %d",[mObj retainCount]  );
[mObj logName];

其執行的結果為

retainCount of MyObject is  2
==Car==

因為在MyObject的建構子裡myLog這個block pointer用了title這個instance variable然後就會retain self也就是MyObject的物件。

盡量不要這樣寫，會造成retain cycle，改善的方法是把建構子改成這樣

-(id) initWithTitle:(NSString * ) newTitle{
        if(self = [super init]){
                title = newTitle;
                myLog = [^(NSString * deco) { NSLog(@"%@%@%@",deco, newTitle, deco );} copy];
        }
        return self;
}

在Block主體裡用newTitle這個變數而不是title。這樣self就不會被retain了。

最後談一個小陷井

void (^myLog) (void);
BOOL result ;
if(result)
    myLog = ^ {NSLog(@"YES");};

else
    myLog = ^ {NSLog(@"NO");};

myLog();

這樣很可能就會當掉了，因為myLog 實體在if 或是else結束後就被清掉了。要記得。

要用copy來解決這個問題，但要記得release

看完了文章之后，也算是对block有了一个入门级别的概念了。东西感觉也不是很多，这就是认识皮毛的前身了。不过有时候，我们不需要把事情都弄的复杂化，除非万不得已，不用使用过于复杂的block，这样可以避免一个重复retain的问题。

文章读完之后，应该来一个系统一点的总结了

block用于什么样的场合 ？ 较为常用为并发，遍历，回调。 在这里遍历问题很多IOS都已经提供了遍历的方法，虽然这里就是使用block来底层实现的。所以，我们使用时使用并不多。比较常用与多线程时候的并发与回调。

block特性：闭包性  block可以想函数一样访问局部变量和传递参数，但是实际上copy并在block内部设置成const,所以，不会修改到外面的变量的。想要改变需要使用标识符

需要改变外面的变量需要加上__block  或者设置编程成静态变量 static

在block内部的值并没有retain操作。

特性中还有其他的很多需要注意的地方，远远没有这么简单，但是，如果在block需要使用copy,retain 这些的时候，就需要当心了。能使用正常点的方式处理么?

/**

 block 用于什么场合?

 适用于 工作单元  用来做并发任务  遍历  回调

 最为主要的是：并发

 block特性

 闭包性：（可以像普通函数一样访问 局部变量  传递参数）

 **/

#import "bolck.h"

@implementation bolck

//block直接用做参数

-(void) firstBlock:(int)a :(void (^)(int b,int c))b{

    

}

//HelloWorld的block

-(void) helloWorldBolck{

    //定义

    void(^hello)(void) =^(void){

        printf("HelloWorld");

    };

    void(^hello2)(void)=^{

        printf("HelloWorld 2");

    };

    

    //使用

    hello();

    

    hello2();

}

-(void)test{

    //简单block 写法

    int(^maxBlock)(int,int)=^(int x,int y){

        return x>y?x:y;

    };

    NSLog(@"大小为:%d",maxBlock(1,2));

    

    //访问局部变量

    NSString *make = @"xhd";

    //block用于回调

    NSString * (^changeName)(NSString *) = ^(NSString *add){

        return [make stringByAppendingString:add];

    };

    NSLog(@"block可以回调:%@",changeName(@"xxxxx"));

    make = @"xxx";

    //make中的值改变了，但是block返回后的值并没有改变

    //因为 block实际上是将局部变量copy后变成block内部的make,并内部的make变成const了。

    //结论是block不能直接这样修改值   需要使用_block或static  相当于block内部与外部做了一个链接，即可以改变值了

     NSLog(@"block可以回调:%@",changeName(@"xxxxx"));

    

    //直接改变static的值

    static int num = 10;

    int(^changeStatic)(int)=^(int a){

        //直接更改静态的值

        num=100;

        return num+=a;

    };

    NSLog(@"%d",changeStatic(1));

}

-(void)test2{

    __block int i =1;

    int(^count)(void)= ^{

        i++;

        return i;

    };

    //值可改变

    NSLog(@"%d",count());

    NSLog(@"%d",count());

}

-(void)test3{

    //上面定义的__block是针对变数值来说的  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pointer

    //它知道的值在block里面是可以被改变的 但是testArray是block外面的  也被retain了

    NSMutableArray *testArray = [NSMutableArray arrayWithObjects:@"a",@"a1",@"b",@"b1",@"c",@"c1",nil];

    void (^change)(void) = ^(void){

         NSLog(@"%@",testArray);

        [testArray delete:@"a"];

    };

    //更改mutableArray所指向的值后array的值被改变

    change();

    NSLog(@"%@",testArray);

}

@end