Swift @noescape與@escaping

Swift 1.2之後,就推出了@noescape語法,用來修飾閉包參數。但我想或許有些人跟我一樣,直到換了Swift 3.0後才知道有這東西存在。事實上,在Swift 3之後,所有的函式參數,只要是閉包都預設為@noescape。如果你的閉包會「逃離」,你必須顯示地加上@escaping修飾詞,否則編譯就會出錯。

那麼,到底是在逃離些什麼?什麼又是@noescape@escaping呢?

這裡有一篇很棒的參考,推薦大家閱讀

作為一個傳入參數,若該閉包在函式返回後才被執行的話,則該閉包就是在逃離函式。(A closure is said to escape a function when the closure is passed as an argument to the function, but is called after the function returns.) - 蘋果官方文件

白話一點,當一個closure作為參數傳入函式,若該closure的生命週期在該函式返回時也跟著結束,就不算逃離。

@noescape

func doSomething(callback:()->Void) {
    callback()
}
let onComplete:()->Void = { debugPrint("executed") }
doSomething(callback: onComplete) // executed

這個範例中,函式返回的當下,callback參數的生命週期就結束了。所以並沒有逃離函式。但如果這個closure被函式外部retain,或者捲入asyn dispatch queue,就他的生命週期就會超出函式,也就是「逃離」該函式,因此被叫做逃離閉包。例如

@escaping

class SomeClass {
    var callback:(()->Void)?
    func doSomething(callback:()->Void) { 
        self.callback = callback  // error: 閉包逃離該函式
    }
}
let someObj = SomeClass()
someObj.doSomething(callback : onComplete) 

上面這例子在swift 3裡無法通過編譯,因為閉包onComepete逃離了函式doSomething,被someObjretain,有可能在函式結束後才被呼叫,所以必須明確標出「這是個會逃離的閉包參數」才行

class SomeClass {
    var callback:(()->Void)?
    func doSomething(callback:@escaping ()->Void) { // 加上逃離修飾詞
        self.callback = callback  
    }
}
let someObj = SomeClass()
someObj.doSomething(callback: onComplete) 

同理,如果閉包被放進async dispatch queue,則該閉包也會被queue retain,同樣可能在函式結束後才被執行,因此也算是「逃離」。

@noescape有什麼限制

  1. 不能在函式外儲存
  2. 不能進async dispatch queue
  3. 不能丟進其他non-@noescape參數

提醒一下,把@noescape閉包傳到其他@noescape參數是可以的,一連串不會逃離的傳值,最終還是不會逃離

func foo(@noescape code:(() -> String)) -> String {
    return bar(code)
}
func bar(@noescape code:(() -> String)) -> String {
    return code()
}

為什麼Swift 3要這樣設計,有何好處?

很多時候,閉包被當做參數傳入函式,但是往往我們並不曉得該閉包會如何被使用、以至於無從得知它的生命週期。閉包作為Swift的一等市民,使用頻率之高、範圍之廣,皆不在話下。若整個project充斥著不知其生命週期的閉包,到處流竄,那恐怕會是一場災難。因為閉包可以「捕獲」外部變數,如果閉包的生命週期無法預料,那同樣也無法預料這些被捕獲變數的生命週期,就很可能導致memory leak。

舉個例子,假設swift 2.2

let user = User()
anotherUser.follow(user, onCompletion: { _ in
    user.followerCount = user.followerCount + 1
})

onCompletion閉包執行完後,user被release了嗎?

根本無從得知,因為你無從得知onCompletion閉包的生命週期,它很可能在follow函式裡被他人retain,所以你也無從得知user的生命週期。即便看起來好像閉包一執行完,user就該被release。

如果compiler可以清楚知道傳入的閉包,不會「逃離」傳入函式,compiler就能預期它的生命週期,因此能做出很多優化,例如放進stack管理。

此外,一個不會逃離的閉包,必定也不會導致循環引用。所以不需在閉包內明確寫出self,當然也就更不需要[weak self]

但是

此時swift 3.0.1 compiler在編譯時,在函式內部儲存closure也會構成逃離條件:

func doSomething(callback:()->Void) {
    let c = callback // error: non-escaping parameter 'callback' may only be called
    c()
}

此例中,變數c並不會在函式返回後被執行,callback生命週期也從未脫離函式本身,理論上完全滿足「不逃離」的基本條件。但compiler還是給錯誤,從錯誤訊息來看,很顯然Swift 3的compiler設計團隊,僅僅檢查閉包的reference count,而不是衍伸的生命週期,所以這根本是一種偷懶。從設計語言的角度思考,這樣的限制顯得多餘,或許在將來會得到改善。

結論

總而言之,閉包的生命週期至關重要,因為閉包可以捕獲外部變數,又是Swift裡的一等公民,而@ escaping強迫開發者在設計的當下,清楚思考閉包的生命週期,進而防止不必要的內存泄露,我覺得是好設計!

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