详解Objective-c Block应用(1)

2011-07-29 16:16 佚名 互联网 字号：T | T

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)

AD：2013云计算架构师峰会课程资料下载

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

1. ^(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

1. 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

1. int (^square) (int);   
2. // 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  
3. 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

1. 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

1. int (^mySqaure) (int) = ^(int a) {return a*a;};  
2. // 先給好一個有實體的block pointer叫mySquare  
3. 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

1. 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

1. -(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：

1. {  
2. int outA = 8;  
3. int (^myPtr) (int) = ^(int a) {return outA+a;};  
4. // block 裡面可以讀同一個scope的outA的值  
5. int result = myPtr(3); // result is 11  
6. } 

我們再來看一個很有趣的例子

1. {  
2. int outA = 8;  
3. int (^myPtr) (int) = ^(int a) {return outA+a;};  
4. // block 裡面可以讀同一個scope的outA的值  
5. outA = 5; // 在呼叫myPtr之前改變outA的值  
6. int result = myPtr(3); // result 的值還是 11並不是 8  
7. } 

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。

1. {  
2.         NSMutableArray * mutableArray = [NSMutableArray arrayWithObjects:@"one",@"two",@"three",nil];  
3.         int result = ^(int a) { [mutableArray removeLastObject];  return a*a;} (5);  
4.         NSLog(@"test array %@", mutableArray);  
5. } 

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

1. {  
2. static int outA = 8;  
3. int (^myPtr) (int) = ^(int a) {return outA+a;};  
4. // block 裡面可以讀同一個scope的outA的值  
5. outA = 5; // 在呼叫myPtr之前改變outA的值  
6. int result = myPtr(3); // result 的值是 8，因為outA是個static 變數會直接反應其值  
7. } 

甚至可以在block裡面直接改變outA的值比如這樣寫

1. {  
2. static int outA = 8;  
3. int (^myPtr) (int) = ^(int a) { outA= 5; return outA+a;};  
4. // block 裡面改變outA的值  
5. int result = myPtr(3); // result 的值是 8，因為outA是個static 變數會直接反應其值  
6. } 

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。

1. {  
2.     __block int num = 5;  
3.  
4.     int (^myPtr) (int) = ^(int a) { return num++;};  
5.     int (^myPtr2) (int) = ^(int a) { return num++;};  
6.     int result = myPtr(0);  
7.     result = myPtr2(0);  
8. } 

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

1. typedef int (^MyBlock)(int);  
2.  
3. MyBlock genBlock();  
4.  
5. int main(){  
6.         MyBlock outBlock = genBlock();  
7.         int result = outBlock(5);  
8.  
9.         NSLog(@"result is %d",[outBlock retainCount] ); // segmentation fault  
10.         NSLog(@"result is %d",result  );  
11.  
12.         return 0 ;  
13. }  
14. MyBlock genBlock() {  
15.         int a = 3;  
16.         MyBlock inBlock = ^(int n) {  
17.                 return n*a;  
18.         };  
19.         return inBlock ;  
20. } 

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

1. 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

1.  MyBlock genBlock() {  
2.         int a = 3;  
3.         MyBlock inBlock = ^(int n) {  
4.                 return n*a;  
5.         };  
6.         return [inBlock copy]  ;  
7. } 

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

1. result is 1  
2. 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

1.  MyBlock genBlock() {  
2.         int a = 3;  
3.         MyBlock inBlock = ^(int n) {  
4.                 return n*a;  
5.         };  
6.         return [[inBlock copy] autorelease] ;  
7. } 

-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

1. MyBlock genBlock() {  
2.         int a = 3;  
3.         NSMutableString * myString = [NSMutableString string];  
4.         MyBlock inBlock = ^(int n) {  
5.                 NSLog(@"retain count of string %d",[myString retainCount]);  
6.                 return n*a;  
7.         };  
8.         return [inBlock copy] ;  
9. } 

結果會印出

1. 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

1. MyBlock genBlock() {  
2.         int a = 3;  
3.         __block NSMutableString * myString = [NSMutableString string];  
4.         MyBlock inBlock = ^(int n) {  
5.                 NSLog(@"retain count of string %d",[myString retainCount]);  
6.                 return n*a;  
7.         };  
8.         return [inBlock copy] ;  
9. } 

執行的結果就是會

1. 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

1. @interface MyObject : NSObject {  
2.         NSString * title;  
3.         void (^myLog) (NSString * deco);  
4. }  
5.  
6. -(void) logName;  
7. @end  
8. @implementation MyObject  
9. -(id) initWithTitle:(NSString * ) newTitle{  
10.         if(self = [super init]){  
11.                 title = newTitle;  
12.                 myLog = [^(NSString * deco) { NSLog(@"%@%@%@",deco, title, deco );} copy];  
13.         }  
14.         return self;  
15. }  
16.  
17. -(void) logName{  
18.  myLog(@"==");  
19. }  
20.  
21. -(void ) dealloc{  
22.  
23.         [myLog release];  
24.         [title release];  
25.         [super dealloc];  
26. }  
27. @end 

在main 裡使用如下

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

其執行的結果為

1. retainCount of MyObject is  2 
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

1. -(id) initWithTitle:(NSString * ) newTitle{  
2.         if(self = [super init]){  
3.                 title = newTitle;  
4.                 myLog = [^(NSString * deco) { NSLog(@"%@%@%@",deco, newTitle, deco );} copy];  
5.         }  
6.         return self;  
7. } 

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

1. void (^myLog) (void);   
2. BOOL result ;  
3. if(result)  
4.     myLog = ^ {NSLog(@"YES");};  
5.  
6. else  
7.     myLog = ^ {NSLog(@"NO");};  
8.  
9. 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