第37条:理解“块”这一概念

Posted 2020-10-02 CHM

　　第6章

　　block 与 GCD

　　当前在开发应用程序时，每位程序员都应该留意多线程问题。你可能会说自己要开发的应用程序用不到多线程，即便如此，它也很可能是多线程的，因为系统框架通常会在 UI 线程之外再使用一些线程来执行任务。开发应用程序时，最糟糕的事情莫过于程序因 UI 线程阻塞而挂起了。在 Mac OS X 系统中，这将使鼠标指针一直呈现令人焦急的旋转彩球状；而在 ios 系统中，阻塞过久的程序可能会终止执行。

　　所幸苹果公司以全新方式设计了多线程。当前多线程编程的核心就是 “块”（block）与 GCD（Grand Central Dispatch, GCD）。这虽然是两种不同的技术，但它们是一并引入的。“块”是一种可在 C 、C++及 Objective-C 代码中使用的 “词法闭包”（lexical closure），它极为有用，这主要是因为借由此机制，开发者可将代码像对象一样传递，令其在不同环境（context）下运行。还有个关键的地方是，在定义“块”的范围内，它可以访问到其中的全部变量。

　　GCD 是一种与块有关的技术，它提供了对线程的抽象，而这种抽象则基于“派发队列”（dispatch queue）(亦称调度队列)。开发者可将块排入队列中，由 GCD 负责处理所有的调度事宜。GCD 会根据系统资源情况，适时地创建、复用、摧毁后台线程（background thread），以便处理每个队列。此外，使用 GCD 还可以方便地完成常见编程任务，比如编写 “只执行一次的线程安全代码”（thread-safe single-code execution），或者根据可用的系统资源来并发执行多个操作。

　　block 与 GCD 都是当前 Objective-C 编程的基石。因此，必须理解其工作原理及功能。

　　本条要点：（作者总结）

 

　　块可以实现闭包。这项语言特性是作为“扩展”（extension）而加入 GCC 编译器中的，在近期版本的 Clang 中都可以使用 (Clang 是开发 Mac OS X 及iOS 程序所用的编译器)。10.4 版及其后的 Mac  OS X 系统，与 4.0 版及其后的iOS 系统中，都含有正常执行块所需的运行期组件。从技术上讲，这是个位于C 语言层面的特性，因此，只要有支持此特性的编译器，以及能执行块的运行期组件，就可以在 C、C++、Objective-C 、Objective-C++ 代码中使用它。

块的基础知识

　　块与函数类似，只不过是直接定义在另一个函数里的，和定义它的那个函数共享同一个范围内的东西。块用 “^” 符号（caret，可称为脱字符或插入符）来表示，后面跟着一对花括号，括号里面是块的实现代码，例如，下面就是个简单的块：

1 　　^{
2 
3 　　　　// Block implementation here
4 　　}

　　块其实就是个值，而且自有其相关类型。与 int、float 或 Objective-C 对象一样，也可以把块赋给变量，然后像使用其他变量那样使用它。块类型的语法与函数指针近似。下面列出的这个块很简单，没有参数，也不返回值:

1 　　void (^someBlock)() = ^{
2 
3 　　　　// Block implementation here
4 　　};

　　 这段代码定义了一个名为 someBlock 的变量。由于变量名写在正中间，所以看上去也许有点怪，不过一旦理解了语法，很容易就能读懂。块类型的语法结构如下:

1 return_type (^block_name) (parameters)

　　下面这种写法所定义的块，返回 int 值，并且接受两个 int 做参数：

1 　　int (^addBlock)(int a, int b) = ^(int a, int b){
2 
3 　　　　return a + b;
4 　　}

　　定义好之后，就可以像函数那样使用了。比方说，addBlock 块可以这样用:

　　int add = addBlock(2, 5); // < add = 7

　　块的强大之处是：在声明它的范围里。所有变量都可以为其所捕获。这也就是说，那个范围里的全部变量，在块里依然可用。比如，下面这段代码所定义的块，就使用了块以外的变量：

1 　　int additional = 5;
2 
3 　　int (^addBlock)(int a, int b) = ^(int a, int b){
4 
5 　　　　return a + b + addItional;
6 　　};
7 
8 　　int add = addBlock(2, 5); // < add = 12

　　默认情况下，为块所捕获的变量，是不可以在块里修改的。在本例中，假如块内的代码改动了 additional 变量的值，那么编译器就会报错。不过，声明变量的时候可以加上 __block 修饰符，这样就可以在块内修改了。例如，可以用下面这个块来枚举数组中的元素，以判断其中有多少个小于 2 的数：

 1 　　NSArray *array = @[@0, @1, @2, @3, @4, @5];
 2 
 3 　　__block NSInteger count = 0;
 4 
 5 　　[array enumerateObjectsUsingBlock:
 6 
 7 　　　　^(NSNumber *number, NSUInteger idx, BooL *stop) {
 8 
 9 　　　　　　if([number compare:@2] == NSOrderedAscending) {
10 　　　　　　　　count++;
11 　　　　　　}
12 　　}] ;
13 　　// count = 2

　　这段范例代码也演示了 “内联块”（inline Block）的用法。