objective-c block 详解
Block
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
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
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
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。
