OC-Block相关

Block：带有自动变量值的匿名函数

1、Blcok对象和语法

a、Block语法

^ 返回值类型 参数列表 表达式

^int (int count){return count+1;}

其中Block语法可省略好几个项目，如下
^ 参数列表 表达式 (省略返回值类型)

^(int count) {return count+1;}

^ 表达式 (省略返回值类型以及参数列表)

示例：^void (void) {NSLog(@"Blocks");};
省略后：^{NSLog(@"Blocks");};
b、Block对象变量声明

关于变量呢，是只能保存若干字节长度的数值，无法保存对象自身。Block变量同样，只能保存block对象的地址。

// 如下，声明一个返回值为int，参数为int类型的a以及b，名称为blockName的Block变量
int (^blockName) (int a, int b);
// 无返回值的
void (^blockName) (int a, int b);
// 无参数、无返回值的
void (^blockName) (void);
c、Block对象

关于Block对象，block对象也需要为其分配内存空间，如下实例：

int (^blockName)(int ,int ) = ^ int(int a, int b) {
    return a + b;
};
// 执行block对象
int a = blockName(3,5);
// 输出结果
NSLog(@"%d",a);

2、Block对象常见用途

  • 变量
  • 函数参数
  • 属性
  • 回调
a、变量

将Block赋值为Block类型变量

int (^blkName) (int) = ^(int count) {return count+1;};

也可以由Block类型变量向Block类型变量赋值

int (^blkName1) (int) = blkName;
int (^blkName2) (int);
blkName2 = blkName1;
b、函数参数

在函数参数中使用Block类型变量可以向函数传递Block

- (void)func:(int (^) (int))blkName{}

由上述代码可以发现，将Block座位函数参数使用时，方式比较复杂，因此可以使用typedef来解决
语法为typedef 返回值 (^block名称) (参数列表)

typedef int (^TestBlock)(int);
上述示例则可以修改为：
- (void)func:(TestBlock)blkName{}
c、属性

1)直接使用

typedef int (^TestBlock)(int);

TestBlock blk = ^(int a){
    NSLog(@"%d",a);
};
blk(1);

2)声明为对象的属性使用

typedef int (^TestBlock)(int);

@property (nonatomic, strong) TestBlock blk;
//类外声明，获取其值
self.blk = ^(int a) {
    NSLog(@"%d",a);
};
//类内调用传值
self.blk(1);
d、回调

声明一个类，名为TestBlockVC，在该类中声明名为ResultBlock的block，然后声明一个方法，其中带有两个int类型参数，ResultBlock求和，并将结果回调。

#import <UIKit/UIKit.h>

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN

typedef void(^ResultBlock)(int sum);

@interface TestBlockVC : UIViewController

- (void)calculate:(int)a paramB:(int)b sum:(ResultBlock)result;

@end

NS_ASSUME_NONNULL_END

#import "TestBlockVC.h"

@interface TestBlockVC ()

@end

@implementation TestBlockVC

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view.
}
-(void)calculate:(int)a paramB:(int)b sum:(ResultBlock)result{
    if (result) {
        result(a+b);
    }
}

@end

然后在ViewController中执行以下代码：

TestBlockVC *testBlkVc = [[TestBlockVC alloc] init];
[testBlkVc calculate:5 paramB:3 sum:^(int sum) {
    NSLog(@"block返回的结果为:%d",sum);
}];

执行结果：
2019-04-17 16:40:59.689549+0800 ReviewIOS[47907:1504259] block返回的结果为:8

以上即为一个回调的示例，将参数给TestBlockVC的calculate方法，在方法中执行两数相加，通过block将结果回调。我们通常会在网络请求或者下载中使用到回调，可以使用Block在下载成功或者失败后得到反馈。

e、使用示例

创建一个名为BlockExecutor继承自NSObject的子类，在BlockExecutor.h中，为BlockExecutor类增加一个实例变量和两个方法

@interface BlockExecutor : NSObject
{
    int (^equation)(int, int);
}
// setEquation参数为block
- (void)setEquation:(int (^)(int a, int b))block;
// 用来执行block对象，根据传入的实参，执行运算，并返回结果
- (int)computeWithValue:(int)value1 andValue:(int)value2;

@end

@implementation BlockExecutor

-(void)setEquation:(int (^)(int, int))block{
    equation = block;
}
-(int)computeWithValue:(int)value1 andValue:(int)value2{
// 判断block变量有没有指向的block对象，如果没有，返回0
    if (!equation) {
        return 0;
    }
// 向block对象传值
    return equation(value1, value2);
}

@end

在viewcontroller中导入BlockExecutor，创建BlockExecutor对象，为实例变量赋值，并执行equation指向的block对象且得到计算结果。

int (^block_name)(int, int) = ^int(int a, int b){
    return a + b;
};
BlockExecutor *executor = [[BlockExecutor alloc] init];
[executor setEquation:block_name];
int result = [executor computeWithValue:3 andValue:9];
NSLog(@"block------%d",result);
// ------结果输出------
2018-12-06 13:52:25.674905+0800 ReviewIOS[52178:1657298] block------12

也可以不通过block变量，直接对block对象进行赋值，如下：

//    int (^block_name)(int, int) = ^int(int a, int b){
//        return a + b;
//    };
BlockExecutor *executor = [[BlockExecutor alloc] init];
//    [executor setEquation:block_name];
[executor setEquation:^int(int a, int b) {
    return a + b;
}];
int result = [executor computeWithValue:3 andValue:9];
NSLog(@"block------%d",result);
// ------结果输出------
2018-12-06 14:27:40.781856+0800 ReviewIOS[52477:1670495] block------12

block实例变量和其他实例变量一样，可以声明为类的属性，以替代方法。如下：

@interface BlockExecutor : NSObject
//{
//    int (^equation)(int, int);
//}

//- (void)setEquation:(int (^)(int a, int b))block;
@property (nonatomic, copy) int (^equation)(int, int);
- (int)computeWithValue:(int)value1 andValue:(int)value2;

@end

@implementation BlockExecutor

//-(void)setEquation:(int (^)(int, int))block{
//    equation = block;
//}
-(int)computeWithValue:(int)value1 andValue:(int)value2{
    if (!_equation) {
        return 0;
    }
    return _equation(value1, value2);
}

@end

4、Block常见问题以及解决办法（捕获变量、循环引用）

a、捕获变量
  • 捕获自动变量
    如下示例：
- (void)func{
    int val = 10;
    void (^blk)(void) = ^{
        NSLog(@"val = %d",val);
//        val = 3;   //若修改val，则会报错误信息---Variable is not assignable (missing __block type specifier)
    };
    
    val = 5;
    blk();
}

调用该方法后输出结果如下：
2019-04-15 11:52:53.999094+0800 ReviewIOS[73378:885770] val = 10

由以上结果显示，在这段代码中，Block表达式使用的是在它之前声明的val的值。

Block中，对外部变量的引用，默认是将其复制到Block数据结构中来实现访问的。也就是说Block表达式只截获内部使用的自动变量值，即保存该自动变量的瞬间值，且不能修改该值。

那怎么让Block获取到改变后的自动变量的值呢，或者说如果在Block要修改截获的自动变量值怎么办呢？这就需要使用到__block说明符
我们先尝试一下对自动捕获的变量值进行修改，看一下结果：

修改自动捕获的变量.png
还是刚才那段代码，我们可以看到，修改变量值后，代码发生编译错误，那么我们使用__block对代码进行修改：

- (void)func{
    __block int val = 10;
    void (^blk)(void) = ^{
        val = 3;
        NSLog(@"val = %d",val);
    };
    
    val = 5;
    blk();
}
修改后输出结果：
2019-04-15 14:12:08.929247+0800 ReviewIOS[84265:973602] val = 3

以上可以看出添加了__block后，捕获的自动变量可以被修改了。我们可以再看一下，添加__block之后，在执行Block语法后再修改变量值，结果也是会改变的。

- (void)func{
    __block int val = 10;
    void (^blk)(void) = ^{
        NSLog(@"val = %d",val);
    };
    
    val = 5;
    blk();
}

输出结果：
2019-04-15 14:13:56.507424+0800 ReviewIOS[84415:975164] val = 5
  • 修改Block捕获的自动变量值会编译错误，那么对于对象呢？
    上段代码看一下：这段代码调用捕获对象的方法
- (void)func{
    id array = [[NSMutableArray alloc] init];
    void (^blk)(void) = ^{
        id obj = [[NSObject alloc] init];
        [array addObject:obj];
    };
    
    blk();
}

编译没有报错，说明使用截获的值没有问题，ok没问题，那我们再试一下赋值：

对象赋值
编译报错，这段代码中，捕获变量是NSMutableArray类的对象，当我们对对象进行赋值时，编译出错。
这种情况下，同样我们需要给截获的自动变量添加__block说明符。
修改代码如下：

- (void)func{
    __block id array = [[NSMutableArray alloc] init];
    void (^blk)(void) = ^{
        array = [[NSMutableArray alloc] init];
    };
    
    blk();
}

编译通过

实际上，用__block修饰的外部变量引用，Block是复制其引用地址来实现访问的。因此也可以修改__block修饰的外部变量的值。这点后续我们通过源代码进行说明。

  • Block实质
#include <stdio.h>
int main()
{
    int val = 10;
    void(^blk)(void) = ^{
        const char *fmt = "val = %d\n";
        printf(fmt, val);
    };

    val = 5;
    blk();
    return 0;
}

在终端使用gcc 源文件名进行编译，然后执行clang -rewrite-objc 源文件名命令，会生成一个后缀名为.cpp的文件，打开该文件，会看到如下代码：(这里只贴出主要部分)

Block代码

从图中(548行 int val;)，我们可以发现，在Block语法中所使用的自动变量是被作为成员变量追加到__main_block_impl_0结构体中的，需要注意的是，在Block语法中没使用的自动变量是不会被添加的，上图570行 void(*blk)(void) = ((void (*)())&__main_block_impl_0((void *)__main_block_func_0, &__main_block_desc_0_DATA, val));是对由自动变量追加的成员变量进行初始化，通过该函数确认其参数。当执行^{printf(fmt, val);}时，对应转换后的代码为上图556-561行，通过这个可以发现，在Block语法执行前即blk();之前val就已经被声明定义。所以后面再去修改val的值block输出不会改变。

  • 添加__block后转换的源代码：
    添加__block后源码

如图可以发现，添加了__block后，源码多出了很多

__block 其实相当于一个声明，用于指定将变量值设置到一个存储域中

上图中(544-550行代码)，即为__block的转换，可以发现，它是一个结构体。
上图中(563-569行代码)，是赋值代码转换后的源码，在552-562行代码中，可以看到Block的__main_block_impl_0结构体实例持有指向__block 变量的__Block_byref_val_0结构体实例的指针。而__Block_byref_val_0结构体实例的成员变量__forwarding持有指向该实例自身的指针，相当于原自动变量。而将__Block_byref_val_0结构体单独放起来，而不是放在__main_block_impl_0结构体中，是由于方便第一个Block使用__block变量。
这里提到了__forwarding，后续会给出解释。

  • 上面提到__block是将制定变量值设置到一个存储域中，那么接下来就看一下Block的存储域：

Block的三种类型：

  • 全局块(_NSConcreateGlobalBlock) ----存储域在数据区
  • 堆块(_NSConcreateMallocBlock)----存储域在堆区
  • 栈块(_NSConcreateStackBlock)----存储域在栈区

全局块存在于全局内存中，相当于单例
堆块存在于堆内存中，是一个带引用计数的对象，需要自行管理其内存
栈块存在于栈内存中，超出其作用域则马上被销毁

那么如何确定一个Block的存储位置呢？概括以下两点：
a、Block不访问外界变量（包括栈中和堆中的变量）
全局块：Block既不在堆中也不在栈中，在代码段中，ARC和MRC下都是这样。
b、Block访问外部变量
MRC：访问外部变量的Block默认存储在栈中
ARC：访问外部变量的Block默认存储在堆中，自动释放(解释一点：其实际也是放在栈中的，在ARC环境下自动拷贝到了堆中)

那为什么会被拷贝到堆中呢？
这是由于在栈上的Block，如果其所属的变量作用域结束，该Block就会像一般的自动变量一样被废弃，Block中的__block变量也一同被废弃。
那么为了解决这个超出变量作用域就被废弃的问题，就需要将Block复制到堆中，以延长其生命周期。
这样一来，当Block变量作用域结束后，栈上的Block以及__block变量一同被废弃，而复制到堆上的Block以及__block变量在变量作用域结束时则不受影响。

目前为止呢，我们看到的Block的例子使用的都是_NSConcreateStackBlock类，且都设置在栈上，但其实呢，在记述全局变量的地方使用Block语法时，生成的Block为_NSConcreateGlobalBlock类对象。
示例:

全局变量 block

上图中Block用结构体实例的内容不依赖于执行时的状态，所以在整个程序中只需要一个实例，因此将Block用结构体实例设置在与全局变量相同的数据区即可。
只有在捕获自动变量时，Block用结构体实例捕获的值才会根据执行时的状态变化。
示例一：

typedef int (^testBlk)(int);
- (void)func{
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        testBlk blk = ^(int count) {
            return i + count;
        };
        NSLog(@"testBlk = %d", blk(10));
    }
}
输出结果：
2019-04-15 18:56:13.330243+0800 ReviewIOS[6619:1164649] testBlk = 10
2019-04-15 18:56:13.330415+0800 ReviewIOS[6619:1164649] testBlk = 11
2019-04-15 18:56:13.330508+0800 ReviewIOS[6619:1164649] testBlk = 12
2019-04-15 18:56:13.330796+0800 ReviewIOS[6619:1164649] testBlk = 13
2019-04-15 18:56:13.330994+0800 ReviewIOS[6619:1164649] testBlk = 14

示例二：

typedef int (^testBlk)(int);
- (void)func{
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        testBlk blk = ^(int count) {
            return count;
        };
        NSLog(@"testBlk = %d", blk(10));
    }
}
2019-04-15 18:58:01.739097+0800 ReviewIOS[6778:1166291] testBlk = 10
2019-04-15 18:58:01.739235+0800 ReviewIOS[6778:1166291] testBlk = 10
2019-04-15 18:58:01.739317+0800 ReviewIOS[6778:1166291] testBlk = 10
2019-04-15 18:58:01.739389+0800 ReviewIOS[6778:1166291] testBlk = 10
2019-04-15 18:58:01.739460+0800 ReviewIOS[6778:1166291] testBlk = 10

如上两个示例，示例一种，捕获了自动变量i，所以其每次执行的结果是不一样的，而在示例二中，没有捕获自动变量，其每次捕获的值则完全相同。

  • 上面提到过__forwarding
    __forwarding指向图

无论是在Block中还是Block外访问__block变量，也不论该变量是在堆上还是栈上，都能够访问到同一个__block变量。

b、循环引用

举个例子：

typedef void (^TestBlk)(void);

@interface ViewController ()

@property (nonatomic, strong) TestBlk blk;

@end

@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    self.blk = ^{
        [self func];
    };
}
- (void)func{
    NSLog(@"测试block");
}
@end

上述代码中，ViewController将block作为自己的属性，然后在block表达式中又使用了该类本身，这样就会造成循环引用。（系统也会给出警告信息Capturing 'self' strongly in this block is likely to lead to a retain cycle）
解决方法如下：

  • ARC下：使用__weak 
__weak typeof(self) weakSelf = self;
self.blk = ^{
    [weakSelf func];
};
  • MRC下：使用__block 
__block typeof(self) blockSelf = self;
self.blk = ^{
    [blockSelf func];
}

参考书籍：Objective-C高级编程（iOS与OS X）多线程和内存管理

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