Objective-C 语言基础 - Block 编程

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2023-12-01

Block 基础

Block 语法

Block 可以认为是一种匿名函数，使用如下语法声明一个 Block 类型：

return_type (^block_name)(parameters)

例如：

double (^multiplyTwoValues)(double, double);

Block 字面值的写法如下：

^ (double firstValue, double secondValue) {
    return firstValue * secondValue;
}

上面的写法省略了返回值的类型，也可以显式地指出返回值类型。

声明并且定义完一个Block之后，便可以像使用函数一样使用它：

double (^multiplyTwoValues)(double, double) =
                          ^(double firstValue, double secondValue) {
                              return firstValue * secondValue;
                          };
double result = multiplyTwoValues(2,4);
NSLog(@"The result is %f", result);

同时，Block 也是一种 Objective-C 对象，可以用于赋值，当做参数传递，也可以放入 NSArray 和 NSDictionary 中。

注意：当用于函数参数时，Block 应该放在参数列表的最后一个。

Bonus： 由于 Block 的语法是如此的晦涩难记，以至于出现了 fuckingblocksyntax 这样的网站专门用于记录 block 的语法，翻译并摘录如下：

作为变量:

returnType (^blockName)(parameterTypes) = ^returnType(parameters) {...};

作为属性:

@property (nonatomic, copy) returnType (^blockName)(parameterTypes);

作为函数声明中的参数:

- (void)someMethodThatTakesABlock:(returnType (^)(parameterTypes))blockName;

作为函数调用中的参数:

[someObject someMethodThatTakesABlock:^returnType (parameters) {...}];

作为 typedef:

typedef returnType (^TypeName)(parameterTypes);
TypeName blockName = ^returnType(parameters) {...};

Block 可以捕获外部变量

Block 可以捕获来自外部作用域的变量，这是Block一个很强大的特性。

- (void)testMethod {
    int anInteger = 42;
    void (^testBlock)(void) = ^{
        NSLog(@"Integer is: %i", anInteger);
    };
    testBlock();
}

默认情况下，Block 中捕获的到变量是不能修改的，如果想修改，需要使用__block来声明：

__block int anInteger = 42;

对于 id 类型的变量，在 MRC 情况下，使用 __block id x 不会 retain 变量，而在 ARC 情况下则会对变量进行 retain（即和其他捕获的变量相同）。如果不想在 block 中进行 retain 可以使用
__unsafe_unretained __block id x，不过这样可能会导致野指针出现。更好的办法是使用 __weak 的临时变量：

MyViewController *myController = [[MyViewController alloc] init…];
// ...
MyViewController * __weak weakMyViewController = myController;
myController.completionHandler =  ^(NSInteger result) {
    [weakMyViewController dismissViewControllerAnimated:YES completion:nil];
};

或者把使用 __block 修饰的变量设为 nil，以打破引用循环：

MyViewController * __block myController = [[MyViewController alloc] init…];
// ...
myController.completionHandler =  ^(NSInteger result) {
    [myController dismissViewControllerAnimated:YES completion:nil];
    myController = nil;
};

Block 进阶

使用 Block 时的注意事项

在非 ARC 的情况下，对于 block 类型的属性应该使用 copy ，因为 block 需要维持其作用域中捕获的变量。在 ARC 中编译器会自动对 block 进行 copy 操作，因此使用 strong 或者 copy 都可以，没有什么区别，但是苹果仍然建议使用 copy 来指明编译器的行为。

block 在捕获外部变量的时候，会保持一个强引用，当在 block 中捕获 self 时，由于对象会对 block 进行 copy，于是便形成了强引用循环：

@interface XYZBlockKeeper : NSObject
@property (copy) void (^block)(void);
@end

@implementation XYZBlockKeeper
- (void)configureBlock {
    self.block = ^{
        [self doSomething];    // capturing a strong reference to self
                               // creates a strong reference cycle
    };
}
...
@end

为了避免强引用循环，最好捕获一个 self 的弱引用：

- (void)configureBlock {
    XYZBlockKeeper * __weak weakSelf = self;
    self.block = ^{
        [weakSelf doSomething];   // capture the weak reference
                                  // to avoid the reference cycle
    }
}

使用弱引用会带来另一个问题，weakSelf 有可能会为 nil，如果多次调用 weakSelf 的方法，有可能在 block 执行过程中 weakSelf 变为 nil。因此需要在 block 中将 weakSelf “强化“

__weak __typeof__(self) weakSelf = self;
NSBlockOperation *op = [[[NSBlockOperation alloc] init] autorelease];
[ op addExecutionBlock:^ {
    __strong __typeof__(self) strongSelf = weakSelf;
    [strongSelf doSomething];
    [strongSelf doMoreThing];
} ];
[someOperationQueue addOperation:op];

__strong 这一句在执行的时候，如果 WeakSelf 还没有变成 nil，那么就会 retain self，让 self 在 block 执行期间不会变为 nil。这样上面的 doSomething 和 doMoreThing 要么全执行成功，要么全失败，不会出现一个成功一个失败，即执行到中间 self 变成 nil 的情况。

Bonus

很多文章对于 weakSelf 的解释中并没有详细说，为什么有可能 block 执行的过程当中 weakSelf 变为 nil，这就涉及到 weak 本身的机制了。weak 置 nil 的操作发生在 dealloc 中，苹果在 TN2109 - The Deallocation Problem 中指出，最后一个持有 object 的对象被释放的时候，会触发对象的 dealloc，而这个持有者的释放操作就不一定保证发生在哪个线程了。因此 block 执行的过程中 weakSelf 有可能在另外的线程中被置为 nil。

Block 在堆上还是在栈上？

首先要指出，Block 在非 ARC 和 ARC 两种环境下的内存机制差别很大。

在 MRC 下，Block 默认是分配在栈上的，除非进行显式的 copy：

__block int val = 10;
blk stackBlock = ^{NSLog(@"val = %d", ++val);};
NSLog(@"stackBlock: %@", stackBlock); // stackBlock: <__NSStackBlock__: 0xbfffdb28>
tempBlock = [stackBlock copy];
NSLog(@"tempBlock: %@", tempBlock);  // tempBlock: <__NSMallocBlock__: 0x756bf20>

想把 Block 用作返回值的时候，也要加入 copy 和 autorelease：

- (blk)myTestBlock {
    __block int val = 10;
    blk stackBlock = ^{NSLog(@"val = %d", ++val);};
    return [[stackBlock copy] autorelease];
}

在 ARC 环境下，Block 使用简化了很多，同时 ARC 也更加倾向于把 Block 放到堆上：

__block int val = 10;
__strong blk strongPointerBlock = ^{NSLog(@"val = %d", ++val);};
NSLog(@"strongPointerBlock: %@", strongPointerBlock); // strongPointerBlock: <__NSMallocBlock__: 0x7625120>
__weak blk weakPointerBlock = ^{NSLog(@"val = %d", ++val);};
NSLog(@"weakPointerBlock: %@", weakPointerBlock); // weakPointerBlock: <__NSStackBlock__: 0xbfffdb30>
NSLog(@"mallocBlock: %@", [weakPointerBlock copy]); // mallocBlock: <__NSMallocBlock__: 0x714ce60>
NSLog(@"test %@", ^{NSLog(@"val = %d", ++val);}); // test <__NSStackBlock__: 0xbfffdb18>

可以看到只有显式的 __weak 以及纯匿名 Block 是放到栈上的，赋值给 __strong 指针（也就是默认赋值）都会导致在堆上创建 Block。

对于把 Block 作为函数返回值的情况，ARC 也能自动处理：

- (__unsafe_unretained blk) blockTest {
    int val = 11;
    return ^{NSLog(@"val = %d", val);};
}
NSLog(@"block return from function: %@", [self blockTest]); // block return from function: <__NSMallocBlock__: 0x7685640>

PS：经过上面的讨论，可以发现巧神的这篇博客中认为在 ARC 情况下不再有 NSConcreteStackBlock，其实是不完全准确的。