iOS 之Block详解

Block可以帮助我们组织独立的代码段，并提高复用性和可读性。iOS4在UIKit中引入了该特征。超过100个的Apple API都使用了Block，所以这是一个我们必须开始熟悉的知识。

Block是什么样的？ 
你可以使用^操作符来声明一个Block变量，它表示一个Block的开始。

1. int num1 = 7; 
2. int(^aBlock)(int) = ^)int num2) {
3. return num1+nunm2;
4. }; 

在如上代码中我们将Block声明为一个变量，所以可以将它当做一个函数中使用：

1. NSLog(@"%d", aBlock(49)); //adds 49to 7 which gives us 56.

我们刚看过了将block当做变量的情况，但通常情况下我们会以内联的方式使用Block，比如在一个变量中。API要么会使用Block在一个对象集合上执行某种操作，要么将其作为一个操作完成后的回调。

1. NSComperator compareStringsBlock = ^(id stringA, id stringB) {
2. NSRange rangeS = NSMakeRange (0, [stringA length]); 
3. return (stringA compare:stringB options:comparisonOptions range:rangeS locale:currentLocale];
4. }; 
6. NSArray *compareSortArray = [arrayOfStringDays sortArrayUsingComparator: compareStringsBlock]);

Block具有将临时函数体创建为表达式的优势。Apple文档中指出： 
Block是符合如下要求的匿名内联的代码集：

• 和函数一样具有一个指定类型的参数列表 
• 有一个可以推导或声明的返回值类型 
• 可以从它被定义的词义范围中捕捉状态 
• 可以在需要的时候改变词义范围的状态 
• 可以和相同的词义范围中定义的其他的Block共享更改的可能。 
• 可以在词义范围（堆栈帧）被销毁后继续共享和修改该词义范围（堆栈帧）的状态。 

Block是一个自包含的小代码段，封装了用于遍历（线性遍历）或者回调，可以并发执行的任务单元。

声明和使用Block 
Apple文档中介绍了如何将一个Block声明为变量，并将其作为一个函数使用：

1. int (^oneFrom)(int) = ^(int anInt) { 
2. return anInt - 1; 
3. }; 
4. // 我们创建了一个内联块^(int anInt)... ，其函数体和结果被传到了另外一个名为OneFrom的Block。 
6. printf("1 from 10 is %d", oneFrom(10)); 
7. // 打印出： "1 from 10 is 9" 
8. // 这个block函数（distanceTraveled）传入3个float型参数，返回float值。 
10. float (^distanceTraveled) (float, float, float) = 
12. ^(float startingSpeed, float acceleration, float time) { 
13. float distance = (startingSpeed * time) + (0.5 * acceleration * time * time);
14. return distance; 
15. }; 

你也可以传入一个Block作为一个参数，而不要以如上的方式声明它们，这样就可以在需要将block作为参数的时候以内联代码的方式简单地实现。

1. NSArray *anArray = [NSArray arrayWithObjects: @"cat", @"dog",nil];
2. sortFunction(anArray, ^(string *a string *b){ 
3. if ( a == @"cat") return TRUE; });

这样我们就看到一个内联的block代码段占据了最后一个参数（必须是参数列表的最后一个参数）的位置。Cocoa提供了很多使用Block的方法，这样你就可以传入Block作为方法的参数：

1. NSArray *array = [NSArray arrayWithObjects: @"A", @"B", @"C", nil];
2. NSSet *filterSet = [NSSet setWithObjects: @"A", @"Z", @"Q", nil];
4. BOOL (^test)(id obj, NSUInteger idx, BOOL *stop); //Block declaration returns BOOL, params inc. id andBOOL
5. //body of block gets the block literal ^(id obj, NSUInteger idx, Bool *stop)...and the body logic
6. test = ^ (id obj, NSUInteger idx, BOOL *stop) { 
7. if (idx < 5) { 
8. if ([filterSet containsObject: obj]) { 
9. return YES; 
10. } 
11. } 
12. return NO;
14. }; 

Apple提供的另外一个例子是：

1. __block BOOL found = NO;
2. NSSet *aSet = [NSSet setWithObjects: @"Alpha", @"Beta", @"Gamma", @"X", nil];
3. NSString *string = @"gamma";
4. //we provide below a way of howto enumerate, using our own compare logic
5. [aSet enumerateObjectsUsingBlock:^(id obj, BOOL *stop) { 
6. if ([obj localizedCaseInsensitiveCompare:string] == NSOrderedSame) { 
7. *stop = YES; 
8. found = YES; 
9. } 
10. }]; 

As you can see, it takes a little while to have it sink in but once you get it, it's quite simple. I suggest looking at Apple's documentation, as well as looking at the referenced APIs to see how they are used. Practice makes perfect.

原文出处：http://answers.oreilly.com/topic/2281-how-to-use-blocks-with-ios/

objective-c block 详解

Block

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
2.1 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
2.2 一般的variable值會被copy 
2.3 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
2.4 __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。