全面解析ObjectiveC中的block代码块的使用模板.docx
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全面解析ObjectiveC中的block代码块的使用模板.docx
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全面解析ObjectiveC中的block代码块的使用模板
全面解析Objective-C中的block代码块的使用
这篇文章主要介绍了Objective-C中的block代码块的使用,包括闭包等重要特性的讲解,需要的朋友可以参考下
1.相关概念
在这篇笔记开始之前,我们需要对以下概念有所了解。
1.1操作系统中的栈和堆
注:
这里所说的堆和栈与数据结构中的堆和栈不是一回事。
我们先来看看一个由C/C++/OBJC编译的程序占用内存分布的结构:
栈区(stack):
由系统自动分配,一般存放函数参数值、局部变量的值等。
由编译器自动创建与释放。
其操作方式类似于数据结构中的栈,即后进先出、先进后出的原则。
例如:
在函数中申明一个局部变量intb;系统自动在栈中为b开辟空间。
堆区(heap):
一般由程序员申请并指明大小,最终也由程序员释放。
如果程序员不释放,程序结束时可能会由OS回收。
对于堆区的管理是采用链表式管理的,操作系统有一个记录空闲内存地址的链表,当接收到程序分配内存的申请时,操作系统就会遍历该链表,遍历到一个记录的内存地址大于申请内存的链表节点,并将该节点从该链表中删除,然后将该节点记录的内存地址分配给程序。
例如:
在C中malloc函数
复制代码代码如下:
charp1;
p1=(char)malloc(10);
但是p1本身是在栈中的。
链表:
是一种常见的基础数据结构,一般分为单向链表、双向链表、循环链表。
以下为单向链表的结构图:
单向链表是链表中最简单的一种,它包含两个区域,一个信息域和一个指针域。
信息域保存或显示关于节点的信息,指针域储存下一个节点的地址。
上述的空闲内存地址链表的信息域保存的就是空闲内存的地址。
全局区/静态区:
顾名思义,全局变量和静态变量存储在这个区域。
只不过初始化的全局变量和静态变量存储在一块,未初始化的全局变量和静态变量存储在一块。
程序结束后由系统释放。
文字常量区:
这个区域主要存储字符串常量。
程序结束后由系统释放。
程序代码区:
这个区域主要存放函数体的二进制代码。
下面举一个前辈写的例子:
复制代码代码如下:
//main.cpp
inta=0;//全局初始化区
char*p1;//全局未初始化区
main{
intb;//栈
chars[]="abc";//栈
char*p2;//栈
char*p3="123456";//123456\0在常量区,p3在栈上
staticintc=0;//全局静态初始化区
p1=(char*)malloc(10);
p2=(char*)malloc(20);//分配得来的10和20字节的区域就在堆区
strcpy(p1,"123456");//123456\0在常量区,这个函数的作用是将"123456"这串字符串复制一份放在p1申请的10个字节的堆区域中。
//p3指向的"123456"与这里的"123456"可能会被编译器优化成一个地址。
}
strcpy函数
原型声明:
externchar*strcpy(char*dest,constchar*src);
功能:
把从src地址开始且含有NULL结束符的字符串复制到以dest开始的地址空间。
1.2结构体(Struct)
在C语言中,结构体(struct)指的是一种数据结构。
结构体可以被声明为变量、指针或数组等,用以实现较复杂的数据结构。
结构体同时也是一些元素的集合,这些元素称为结构体的成员(member),且这些成员可以为不同的类型,成员一般用名字访问。
我们来看看结构体的定义:
复制代码代码如下:
structtag{member-list}variable-list;
1.struct:
结构体关键字。
2.tag:
结构体标签。
3.member-list:
结构体成员列表。
4.variable-list:
为结构体声明的变量列表。
在一般情况下,tag,member-list,variable-list这三部分至少要出现两个。
以下为示例:
复制代码代码如下:
//该结构体拥有3个成员,整型的a,字符型的b,双精度型的c
//并且为该结构体声明了一个变量s1
//该结构体没有标明其标签
struct{
inta;
charb;
doublec;
}s1;
//该结构体拥有同样的三个成员
//并且该结构体标明了标签EXAMPLE
//该结构体没有声明变量
structEXAMPLE{
inta;
charb;
doublec;
};
//用EXAMPLE标签的结构体,另外声明了变量t1、t2、t3
structEXAMPLEt1,t2[20],*t3;
以上就是简单结构体的代码示例。
结构体的成员可以包含其他结构体,也可以包含指向自己结构体类型的指针。
结构体的变量也可以是指针。
下面我们来看看结构体成员的访问。
结构体成员依据结构体变量类型的不同,一般有2种访问方式,一种为直接访问,一种为间接访问。
直接访问应用于普通的结构体变量,间接访问应用于指向结构体变量的指针。
直接访问使用结构体变量名.成员名,间接访问使用(*结构体指针名).成员名或者使用结构体指针名->成员名。
相同的成员名称依靠不同的变量前缀区分。
复制代码代码如下:
structEXAMPLE{
inta;
charb;
};
//声明结构体变量s1和指向结构体变量的指针s2
structEXAMPLEs1,*s2;
//给变量s1和s2的成员赋值,注意s1.a和s2->a并不是同一成员
s1.a=5;
s1.b=6;
s2->a=3;
s2->b=4;
最后我们来看看结构体成员存储。
在内存中,编译器按照成员列表顺序分别为每个结构体成员分配内存。
如果想确认结构体占多少存储空间,则使用关键字sizeof,如果想得知结构体的某个特定成员在结构体的位置,则使用offsetof宏(定义于stddef.h)。
复制代码代码如下:
structEXAMPLE{
inta;
charb;
};
//获得EXAMPLE类型结构体所占内存大小
intsize_example=sizeof(structEXAMPLE);
//获得成员b相对于EXAMPLE储存地址的偏移量
intoffset_b=offsetof(structEXAMPLE,b);
1.3闭包(Closure)
闭包就是一个函数,或者一个指向函数的指针,加上这个函数执行的非局部变量。
说的通俗一点,就是闭包允许一个函数访问声明该函数运行上下文中的变量,甚至可以访问不同运行上文中的变量。
我们用脚本语言来看一下:
复制代码代码如下:
functionfunA(callback){
alert(callback());
}
functionfunB(){
varstr="HelloWorld";//函数funB的局部变量,函数funA的非局部变量
funA(
function(){
returnstr;
}
);
}
通过上面的代码我们可以看出,按常规思维来说,变量str是函数funB的局部变量,作用域只在函数funB中,函数funA是无法访问到str的。
但是上述代码示例中函数funA中的callback可以访问到str,这是为什么呢,因为闭包性。
2.blcok基础知识
block实际上就是Objective-C语言对闭包的实现。
2.1block的原型及定义
我们来看看block的原型:
复制代码代码如下:
NSString*(^myBlock)(int);
上面的代码声明了一个block(^)原型,名字叫做myBlock,包含一个int型的参数,返回值为NSString类型的指针。
下面来看看block的定义:
复制代码代码如下:
myBlock=^(intparamA)
{
return[NSStringstringWithFormat:
@"Passednumber:
%i",paramA];
};
上面的代码中,将一个函数体赋值给了myBlock变量,其接收一个名为paramA的参数,返回一个NSString对象。
注意:
一定不要忘记block后面的分号。
定义好block后,就可以像使用标准函数一样使用它了:
复制代码代码如下:
myBlock(7);
由于block数据类型的语法会降低整个代码的阅读性,所以常使用typedef来定义block类型。
例如,下面的代码创建了GetPersonEducationInfo和GetPersonFamilyInfo两个新类型,这样我们就可以在下面的方法中使用更加有语义的数据类型。
复制代码代码如下:
//Person.h
#import//Defineanewtypefortheblock
typedefNSString*(^GetPersonEducationInfo)(NSString*);
typedefNSString*(^GetPersonFamilyInfo)(NSString*);
@interfacePerson:
NSObject
-(NSString*)getPersonInfoWithEducation:
(GetPersonEducationInfo)educationInfo
andFamily:
(GetPersonFamilyInfo)familyInfo;
@end
我们用一张大师文章里的图来总结一下block的结构:
2.2将block作为参数传递
复制代码代码如下:
//.h
-(void)testBlock:
(NSString*(^)(int))myBlock;
//.m
-(void)testBlock:
(NSString*(^)(int))myBlock
{
NSLog(@"Blockreturned:
%@",myBlock(7));
}
由于Objective-C是强制类型语言,所以作为函数参数的block也必须要指定返回值的类型,以及相关参数类型。
2.3闭包性
上文说过,block实际是Objc对闭包的实现。
我们来看看下面代码:
复制代码代码如下:
#importvoidlogBlock(int(^theBlock)(void))
{
NSLog(@"ClosurevarX:
%i",theBlock());
}
intmain(void)
{
NSAutoreleasePool*pool;
int(^myBlock)(void);
intx;
pool=[[NSAutoreleasePoolalloc]init];
x=42;
myBlock=^(void)
{
returnx;
};
logBlock(myBlock);
[poolrelease];
returnEXIT_SUCCESS;
}
上面的代码在main函数中声明了一个整型,并赋值42,另外还声明了一个block,该block会将42返回。
然后将block传递给logBlock函数,该函数会显示出返回的值42。
即使是在函数logBlock中执行block,而block又声明在main函数中,但是block仍然可以访问到x变量,并将这个值返回。
注意:
block同样可以访问全局变量,即使是static。
2.4block中变量的复制与修改
对于block外的变量引用,block默认是将其复制到其数据结构中来实现访问的,如下图:
通过block进行闭包的变量是const的。
也就是说不能在block中直接修改这些变量。
来看看当block试着增加x的值时,会发生什么:
复制代码代码如下:
myBlock=^(void)
{
x++;
returnx;
};
编译器会报错,表明在block中变量x是只读的。
有时候确实需要在block中处理变量,怎么办?
别着急,我们可以用__block关键字来声明变量,这样就可以在block中修改变量了。
基于之前的代码,给x变量添加__block关键字,如下:
复制代码代码如下:
__blockintx;
对于用__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,如下图:
3.编译器中的block
3.1block的数据结构定义
我们通过大师文章中的一张图来说明:
上图这个结构是在栈中的结构,我们来看看对应的结构体定义:
复制代码代码如下:
structBlock_descriptor{
unsignedlongintreserved;
unsignedlongintsize;
void(*copy)(void*dst,void*src);
void(*dispose)(void*);
};
structBlock_layout{
void*isa;
intflags;
intreserved;
void(*invoke)(void*,...);
structBlock_descriptor*descriptor;
/*Imported*/
};
从上面代码看出,Block_layout就是对block结构体的定义:
isa指针:
指向表明该block类型的类。
flags:
按bit位表示一些block的附加信息,比如判断block类型、判断block引用计数、判断block是否需要执行辅助函数等。
reserved:
保留变量,我的理解是表示block内部的变量数。
invoke:
函数指针,指向具体的block实现的函数调用地址。
descriptor:
block的附加描述信息,比如保留变量数、block的大小、进行copy或dispose的辅助函数指针。
variables:
因为block有闭包性,所以可以访问block外部的局部变量。
这些variables就是复制到结构体中的外部局部变量或变量的地址。
3.2block的类型
block有几种不同的类型,每种类型都有对应的类,上述中isa指针就是指向这个类。
这里列出常见的三种类型:
_NSConcreteGlobalBlock:
全局的静态block,不会访问任何外部变量,不会涉及到任何拷贝,比如一个空的block。
例如:
复制代码代码如下:
#includeintmain()
{
^{printf("Hello,World!
\n");}();
return0;
}
_NSConcreteStackBlock:
保存在栈中的block,当函数返回时被销毁。
例如:
#includeintmain()
{
chara='A';
^{printf("%c\n",a);}();
return0;
}
_NSConcreteMallocBlock:
保存在堆中的block,当引用计数为0时被销毁。
该类型的block都是由_NSConcreteStackBlock类型的block从栈中复制到堆中形成的。
例如下面代码中,在exampleB_addBlockToArray方法中的block还是_NSConcreteStackBlock类型的,在exampleB方法中就被复制到了堆中,成为_NSConcreteMallocBlock类型的block:
复制代码代码如下:
voidexampleB_addBlockToArray(NSMutableArray*array){
charb='B';
[arrayaddObject:
^{
printf("%c\n",b);
}];
}
voidexampleB(){
NSMutableArray*array=[NSMutableArrayarray];
exampleB_addBlockToArray(array);
void(^block)()=[arrayobjectAtIndex:
0];
block();
}
总结一下:
1._NSConcreteGlobalBlock类型的block要么是空block,要么是不访问任何外部变量的block。
它既不在栈中,也不在堆中,我理解为它可能在内存的全局区。
2._NSConcreteStackBlock类型的block有闭包行为,也就是有访问外部变量,并且该block只且只有有一次执行,因为栈中的空间是可重复使用的,所以当栈中的block执行一次之后就被清除出栈了,所以无法多次使用。
3._NSConcreteMallocBlock类型的block有闭包行为,并且该block需要被多次执行。
当需要多次执行时,就会把该block从栈中复制到堆中,供以多次执行。
3.3编译器如何编译
我们通过一个简单的示例来说明:
复制代码代码如下:
#importtypedefvoid(^BlockA)(void);
__attribute__((noinline))
voidrunBlockA(BlockAblock){
block();
}
voiddoBlockA(){
BlockAblock=^{
//Emptyblock
};
runBlockA(block);
}
上面的代码定义了一个名为BlockA的block类型,该block在函数doBlockA中实现,并将其作为函数runBlockA的参数,最后在函数doBlockA中调用函数runBloackA。
注意:
如果block的创建和调用都在一个函数里面,那么优化器(optimiser)可能会对代码做优化处理,从而导致我们看不到编译器中的一些操作,所以用__attribute__((noinline))给函数runBlockA添加noinline,这样优化器就不会在doBlockA函数中对runBlockA的调用做内联优化处理。
我们来看看编译器做的工作内容:
复制代码代码如下:
#import__attribute__((noinline))
voidrunBlockA(structBlock_layout*block){
block->invoke();
}
voidblock_invoke(structBlock_layout*block){
//Emptyblockfunction
}
voiddoBlockA(){
structBlock_descriptorscriptor;
descriptor->reserved=0;
descriptor->size=20;
descriptor->copy=NULL;
descriptor->dispose=NULL;
structBlock_layoutblock;
block->isa=_NSCeteGlobalBlock;
block->flags=1342177280;
block->reserved=0;
block->invoke=block_invoke;
block->descriptor=descriptor;
runBlockA(&block);
}
上面的代码结合block的数据结构定义,我们能很容易得理解编译器内部对block的工作内容。
3.4copy()和dispose()
上文中提到,如果我们想要在以后继续使用某个block,就必须要对该block进行拷贝操作,即从栈空间复制到堆空间。
所以拷贝操作就需要调用Block_copy()函数,block的descriptor中有一个copy()辅助函数,该函数在Block_copy()中执行,用于当block需要拷贝对象的时候,拷贝辅助函数会retain住已经拷贝的对象。
既然有有copy那么就应该有release,与Block_copy()对应的函数是Block_release(),它的作用不言而喻,就是释放我们不需要再使用的block,block的descriptor中有一个dispose()辅助函数,该函数在Block_release()中执行,负责做和copy()辅助函数相反的操作,例如释放掉所有在block中拷贝的变量等。
4.下面来看几个具体的运行示例:
4.1参数是NSString*的代码块
复制代码代码如下:
void(^printBlock)(NSString*x);
printBlock=^(NSString*str)
{
NSLog(@"print:
%@",str);
};
printBlock(@"helloworld!
");
运行结果是:
print:
helloworld!
4.2代码用在字符串数组排序
复制代码代码如下:
NSArray*stringArray=[NSArrayarrayWithObjects:
@"abc1",@"abc21",@"abc12",@"abc13",@"abc05",nil];
NSComparatorsortBlock=^(idstring1,idstring2)
{
return[string1compare:
string2];
};
NSArray*sortArray=[stringArraysortedArrayUsingComparator:
sortBlock];
NSLog(@"sortArray:
%@",sortArray);
运行结果:
1
2
3
4
5
6
7
sortArray:
(
"abc05",
"abc1",
"abc12",
"abc13",
"abc21"
)
4.3代码块的递归调用
代码块想要递归调用,代码块变量必须是全局变量或者是静态变量,这样在程序启动的时候代码块变量就初始化了,可以递归调用
复制代码代码如下:
staticvoid(^constblocks)(int)=^(inti)
{
if(i>0){
NSLog(@"num:
%d",i);
blocks(i-1);
}
};
blocks(3);
运行打印结果:
1
2
3
num:
3
num:
2
num:
1
4.4在代码块中使用局部变量和全局变量
在代码块中可以使用和改变全局变量
复制代码代码如下:
intglobal=1000;
intm
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