О блоках и их использовании в Objective-C часть 1-ая

В OS X 10.6 и iOS 4.0 компания Apple анонсировала поддержку блоков, по сути являющиx собою замыкания. Дальше о блоках в контексте разработки под IOS, Objective-C (тоесть работа без gc).
Для использования блоков IOS ver. < 4.0 можно применить ESBlockRuntime или PLBlocks.

Кратко о теории

Экземпляр блока, тип блока и сам блоковый литерал обозначаются с помощью оператора ^, пример:

typedef int (^MyBlock)(int);

int multiplier = 7;
MyBlock myBlock = ^(int num) {
 return num * multiplier;
};

* This source code was highlighted with Source Code Highlighter.

или

int multiplier = 7;
int (^myBlock)(int) = ^(int num) {
  return num * multiplier;
};

* This source code was highlighted with Source Code Highlighter.

Вызов блока аналогичен вызову обычной сишной функции. Например, так:

myBlock( 3 )

* This source code was highlighted with Source Code Highlighter.

Главной особенностью блоков является их умение хранить контекст в котором они создавались. В примере выше «myBlock» всегда будет умножать число на 7. Как же это все работает?

Виды переменных контекста блока

1. Примитивные типы С и структуры, блоки хранят как константы. Пример:

int multiplier = 7;
int (^myBlock)(int) = ^(int num) {
  return num * multiplier;
};
multiplier = 8;
NSLog( @"%d", myBlock( 3 ) );

* This source code was highlighted with Source Code Highlighter.

Печатает — 21, а не 24.

2. Переменные заданные с ключевым словом __block являются изменяемыми. Работает это за счет копирования значения такой переменной в кучу и каждый блок хранит ссылку на эту переменную. Пример:

__block int multiplier = 7;
int (^myBlock)(int) = ^(int num) {
  return num * multiplier;
};
multiplier = 8;
NSLog( @"%d", myBlock( 3 ) );

* This source code was highlighted with Source Code Highlighter.

Печатает — 24, а не 21.

3. Переменные — указатели на обьекты с подсчетом ссылок (id, NSObject). Для них вызывается retain при копировании блока в кучу. Пример:

NSDate* date = [ [ NSDate alloc ] init ];

void (^printDate)() = ^() {
 NSLog( @"date: %@", date );
};

//копируем блок в кучу
printDate = [ [ printDate copy ] autorelease ];

[ date release ];

printDate();

* This source code was highlighted with Source Code Highlighter.

Здесь хочется обратить ваше внимание на то, что retain объекта date происходит именно во время копирования блока в кучу, а не во время его создания. К примеру, этот код упадет с “EXC_BAD_ACCESS”

NSDate* date = [ [ NSDate alloc ] init ];

void (^printDate)() = ^() {
 NSLog( @"date: %@", date );
};

[ date release ];

//копируем блок в кучу и падаем
printDate = [ [ printDate copy ] autorelease ];

printDate();

* This source code was highlighted with Source Code Highlighter.

4. Переменные — указатели на обьекты с подсчетом ссылок (id, NSObject) объявленые с ключевым словом __block. Для них НЕ вызывается retain при копировании блока в кучу. Пример:

__block NSDate* date = [ [ NSDate alloc ] init ];

void (^printDate)() = ^() {
  //здесь падаем при обращении к date
  NSLog( @"date: %@", date );
};

//копируем блок в кучу, для объекта date retain не вызывается
printDate = [ [ printDate copy ] autorelease ];

[ date release ];

printDate();

* This source code was highlighted with Source Code Highlighter.

Обычно это используется для избегания циклических ссылок. Пример:

@interface SomeClass : NSObject

//копируем блок проперти
@property ( nonatomic, copy ) SimpleBlock block;

@end

@implementation SomeClass

@synthesize block = _block;

-(void)dealloc
{
  [ _block release ];

  [ super dealloc ];
}

-(void)methodB
{
}

-(void)methodA
{
  __block SomeClass* self_ = self;
  //потенциально циклическая ссылка( утечка ) - класс хранит блок, а блок ссылается на класс
  self.block = ^()
  {
   //здесь retain для self_ не вызывается
   [ self_ methodB ];
  };
}

@end

* This source code was highlighted with Source Code Highlighter.

Блоки являются экземплярами класса NSObject (конкретные классы этих обьектов не определенны), поэтому мы можем и вынуждены пользоватся методами класса NSObject — copy, retain, release и autorelease для блоков. Но зачем нам это нужно?

Блоки и управление памятью

По умолчанию экземпляры блоков создаются не в куче, как можно было бы предположить, а в стеке. Поэтому при необходимости сделать отложеный вызов блока сначала его нужно скопировать в кучу.

Допустим, существует расширение класса NSObject c методом «performAfterDelay:», который выполняет заданный блок с задержкой.

@implementation NSObject (BlocksExtensions)

-(void)callSelfBlock
{
  void* self_ = self;
  ESSimpleBlock block_ = (ESSimpleBlock)self_;
  block_();
}

-(void)performAfterDelay:( NSTimeInterval )delay_
{
  [ self performSelector: @selector( callSelfBlock ) withObject: nil afterDelay: delay_ ];
}

@end

* This source code was highlighted with Source Code Highlighter.

И, собственно, вызов:

  NSDate* date = [ NSDate date ];

  void (^printDate)() = ^() {
   NSLog( @"date: %@", date );
  };

  [ printDate performAfterDelay: 0.3 ];

* This source code was highlighted with Source Code Highlighter.

Такой код «свалит» наше приложение, потому как стековый блок будет к моменту вызова разрушен, и мы обратимся в месте вызова блока к случайной памяти. Хотя при этом такой код:

  void (^printDate)() = ^() {
   NSLog( @"date: %@", [ NSDate date ] );
  };

  [ printDate performAfterDelay: 0.3 ];

* This source code was highlighted with Source Code Highlighter.

будет прекрасно работать. В чем же причина? Обратите внимание — последний блок не ссылается на внешние переменные следовательно нет и необходимости создавать его копию. В этом случае компилятор создает так называемый Global блок. В программе существует всего один экземпляр такого блока, время жизни которого ограничено временем жизни приложения. Таким образом, GlobalBlock можно рассматривать как singletone-объект.

Виды блоковых переменных

И так, подведем итоги. Существует три вида блоков: глобальные( без состояния ), локальные или они же стековые, и блоки в куче (MallocBlock). Следовательно методы copy, retain, release и autorelease глобального блока ничего не делают. Метод retain так же ничего не делает для стекового блока. Для Malloc блока метод copy в свою очередь работает как retain для NSObject.

И конечно же исправленная версия предыдущего примера с добавлением метода copy:

@implementation NSObject (BlocksExtensions)

-(void)callSelfBlock
{
 void* self_ = self;
 ESSimpleBlock block_ = (ESSimpleBlock)self_;
 block_();
}

-(void)performAfterDelay:( NSTimeInterval )delay_
{
  //копируем блок в кучу, так как отложеный вызов - afterDelay:
  self = [ [ self copy ] autorelease ];
  [ self performSelector: @selector( callSelfBlock ) withObject: nil afterDelay: delay_ ];
}

@end

* This source code was highlighted with Source Code Highlighter.

Продолжение: «О блоках и их использовании в Objective-C часть 2-ая»