深入了解 Swift 中閉包的捕捉語義（一）

<b>本文講的是深入了解 Swift 中閉包的捕捉語義（一），</b>

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即使是有 <code>ARC</code> 的今天，了解記憶體管理和對象的生命周期仍舊是非常重要的。當使用閉包的時候是一個特例，它在 <code>Swift</code> 中出現的場景越來越多，比起 <code>Objective</code> 的代碼塊的捕獲規則有很多不同的捕獲文法。讓我們看看它們是如果工作的吧。

在 <code>Swift</code> 中，閉包捕獲了他們引用到的變量: 預設情況下，在閉包外申明的變量會被使用這些變量的閉包在内部保留，為了確定他們在閉包被執行的時候仍舊存在。

對于這篇文章的來說，讓我們定義一個簡單的 <code>Pokemon</code> 類，舉個例子:

讓我們聲明一個簡單的方法，它用閉包作為參數，并且過幾秒後（使用 <code>GCD</code>）執行這個閉包。通過這個方法，我們用下面的這個例子來看看閉包是如何捕捉外部變量的。

️ 在 <code>Swift 3</code> 中，上面的方法将會被這樣的形式替換改寫:

現在，讓我們開始一個簡單的例子:

這看上去很簡單，但是有趣的是，這個閉包會在 <code>demo1()</code> 方法函數執行完成後 1 秒後被執行，并且我們已退出了方法函數的作用域... 當然 <code>Pokemon</code> 仍然是存在的，當這個代碼塊在下一個 1 秒後再次被執行的時候！

這是因為這個閉包堅定地捕獲了這個 <code>pokemon</code> 變量: 因為 <code>Swfit</code> 的編譯器看見了這個被閉包内部引用的 <code>pokemon</code> 變量，它便自動的捕獲了這個（預設情況下強捕獲），是以這個 <code>pokemon</code> 是會一直存在的，隻要這個閉包也存在。

是以，閉包很像 <code>精靈球</code> 

 隻要你保留精靈球在閉包周圍, <code>pokemon</code> 變量也會同樣在這裡，但是當那個精靈球被釋放了，那個被引用的 <code>pokemon</code> 變量也會被釋放。

在這個例子中，當這個閉包被 <code>GCD</code> 執行後，這個閉包自行釋放，就是 <code>Pokemon</code> 内部的 <code>init</code> 方法執行的時候。

 如果 <code>Swift</code> 并沒有自動捕獲到這個 <code>pokemon</code> 變量，這意味着這個 <code>pokemon</code> 必将有時間跳出這個作用域，當調用到<code>demo1</code> 方法的尾端的時候，并且當這個閉包被下一個後 1 秒再次執行的時候，這個 <code>pokemon</code> 将不會再存在... 可能會導緻一個崩潰。

謝天謝地，<code>Swift</code> 聰明多了，并且它能為我們捕獲到這個 <code>pokemon</code>。在之後的文章裡，我們能看到，當我們需要他們的時候，怎麼去弱捕獲這些變量。

是以，這裡有一個有趣的例子:

你能猜到什麼會被列印出來麼？這裡是答案:

注意，在建立了閉包_之後_，我們改變了 <code>pokemon</code> 對象，當這個閉包在 1 秒之後執行（當我們已經從 <code>demo2()</code> 函數方法作用域退出了），我們列印出了一個新的 <code>pokemon</code>，并不是先前舊的那個！這是因為，<code>Swift</code> 預設捕獲到了變量的引用。

是以在這裡，我們把 <code>pokemon</code> 初始化成 <code>Pikachu</code>，之後，我們把它的值改成 <code>Mewtwo</code>，是以 <code>Pikachu</code> （的引用）被釋放了 - 因為再沒有其他變量保留它了。1 秒鐘之後，這個閉包被執行，并且它列印出了變量 <code>pokemon</code> 的内容，它是由閉包通過引用捕獲的。

這個閉包并沒有捕獲 <code>Pikachu</code>（這個 <code>pokemon</code> 是在閉包建立的時候我們獲得的），但更是對 <code>pokemon</code> 變量的引用 - 當這個閉包被執行的時候，它現在被定值為<code>Mewtwo</code>。

令人奇怪的是，這個在<code>值類型</code>中也行得通，例如 <code>Int</code>:

結果是:

是的，這個閉包列印出了_新_的 <code>Int</code> 的值 - 即使 <code>Int</code> 是一個<code>值類型</code>! - 因為它捕獲了變量的引用，不是變量本身的内容。

這個代碼運作的結果是:

是以在這裡，這個 <code>value</code> 變量已經從代碼塊的内部被改變了（即使他被捕獲了，他也并不是以一個靜态拷貝捕獲的，但是仍然引用了同一個變量）。并且第二個代碼塊看到新的值，即使它在之後被執行 - 并且當第一個代碼塊已經被釋放的時候，它已經離開 <code>demo4()</code> 方法函數的作用域了!

如果你想要在閉包建立的時候捕獲變量的值，而不是僅僅當閉包執行的時候去擷取它的定值，你能使用一個捕獲清單。

為了在閉包建立的時候，捕獲變量的值（而不是這個變量本身的引用），你可以使用 <code>[localVar = varToCapture]</code> 捕獲清單。以下是它大概的樣子:

結果會是:

與之前的 <code>demo3()</code> 的代碼對比，（我們會）發現這個值可以被閉包列印出了... 是 <code>value</code> 變量的内容，在閉包被建立的時候 - 在它被指派為新的 <code>1337</code> 之前 - 即使這個代碼塊在這個新的指派_之後_被執行。

這就是 <code>[constValue = value]</code> 在閉包裡的作用: 當閉包被建立的時候，捕獲 <code>value</code> 的_值_ - 并且不是這個變量本身被定值之後的引用。

我們在上面看到的，也意味着，如果這個值是一個引用類型 - 就好像我們的 <code>Pokemon</code> 類 - 這個閉包并沒有強捕獲這個變量的引用，而是捕獲到了一個原始執行個體的副本，在被捕獲的時候，包含在 <code>pokemon</code> 變量中的。

這就好像，如果我們建立一個中間變量去指向同一個 <code>pokemon</code>，并且捕獲這個變量:

事實上，使用這個捕獲清單和上面的代碼一樣... 除了這個 <code>pokemonCopy</code> 的中間變量是閉包的局部變量，并且将隻能在閉包内被通路。

和這個 <code>demo6()</code> 對比 - 它使用 <code>[pokemonCopy = pokemon] in ...</code> - 而且 <code>demo2()</code> - 它并沒有，相反直接使用<code>pokemon</code>。<code>demo6()</code> 輸出了這個:

以下解釋了發生了什麼:

<code>Pikachu</code> 被建立了；

之後它通過閉包被以一個副本形式捕獲（捕獲了 <code>pokemon</code> 的值）

是以，在後面的幾行代碼中，我們為 <code>pokemon</code> 賦上一個新的值 <code>Pokemon Mewtwo</code>，此時 <code>Pikachu</code> _恰好_沒有被釋放，因為它仍被閉包保留着。

當我們從 <code>demo6</code> 方法函數作用域中退出，<code>Mewtwo</code> 被釋放了，因為 <code>pokemon</code> 變量本身 - 它是唯一被強引用的 - 離開了作用域。

之後，當這個閉包被執行的時候，它列印出 <code>“Pikachu”</code>，因為，它是 <code>Pokemon</code> 在閉包被建立時候通過捕獲清單捕獲到的。

之後這個閉包被 <code>GCD</code> 釋放，是以這個 <code>Pikachu Pokemon</code> 被保留着。

相反，回到上面 <code>demo2</code> 的代碼:

之後，閉包隻是捕獲了對 <code>pokemon</code> 變量的引用，并不是真正的<code>Pikachu pokemon</code>變量包含的值。

是以，當 <code>pokemon</code> 之後被指派為一個新的值 <code>Mewtwo</code>，<code>Pikachu</code>，并且立即被釋放了。

但是這個 <code>pokemon</code> 變量 （在那時候，保留了<code>Mewtwo pokemon</code>）仍然被閉包強引用着。

是以，這就是 <code>pokemon</code> 被列印出的，當閉包在 1 秒之後被執行的時候。

并且那個 <code>Mewtwo</code> 僅僅被釋放一次，這個閉包之後被 <code>GCD</code> 釋放了。

是以...... 你全都掌握了麼？我知道，我們到此為止已經讨論了很多了......

這是一個更加人為的例子，同時混合了執行時定值和在閉包建立時捕獲的值 - 多謝捕獲清單 - 和捕獲變量的引用，和在閉包執行時定值:

你還能猜到這個的輸出結果麼？可能會比較難猜，但是這對你自己嘗試去确認輸出的内容來說是個非常好的練習，去檢查你是否掌握了今天所有的課程......

好吧，這裡就是代碼的輸出。你是不是正确了解了？

是以，這裡發生了什麼？變得更加複雜了，讓我們一步一步詳細道來:

 <code>pokemon</code> 在初始化的時候被設值為 <code>Mew</code>

之後，1 号閉包被建立，并且 <code>pokemon</code> 的_值_被捕獲成一個新的 <code>capturedPokemon</code> 變量 - 它對于閉包來說是一個局部變量（并且 <code>pokemon</code> 變量的引用也被捕獲了，因為 <code>capturedPokemon</code> 和 <code>pokemon</code> 同時被閉包的代碼使用）

 之後， <code>pokemon</code> 的值被修改為 <code>Mewtwo</code>

之後，2 号閉包被建立，并且 <code>pokemon</code>的_值_（那時候還是 <code>Mewtwo</code>）被捕獲成一個新的 <code>capturedPokemon</code> 變量 - 它對于閉包來說是一個局部變量（并且 <code>pokemon</code> 變量的引用也被捕獲了，因為他們同時被閉包的代碼使用）

現在，<code>demo8()</code> 方法函數結束了。

 1 秒之後, GCD 開始執行第一個閉包(1 号閉包)。

列印出了這個_值_ <code>Mew</code>，它在第 2 步建立閉包的時候被 <code>capturePokemon</code> 捕獲

它也會對目前的 <code>pokemon</code> 變量定值，通過引用捕獲，它仍然是 <code>Mewtwo</code>（就和我們在第 5 步退出 <code>demo8()</code> 方法函數退出之前一樣）

之後，它把 <code>pokemon</code> 變量的值設定為 <code>Pikachu</code>（再一次，這個閉包捕獲了一個對變量 <code>pokemon</code> 的_引用_，是以這個和 <code>demo8()</code> 中使用的變量一樣，也和其他閉包一樣，它為這個變量指派。）

當這個閉包完成了執行，并且被 <code>GCD</code> 釋放，<code>Mew</code> 已不再被任何地方保留，是以他需要被釋放。但是 <code>Mewtwo</code> 仍然被第二個閉包的 <code>capturedPokemon</code> 捕獲着，并且 <code>Pikachu</code> 仍然儲存在 <code>pokemon</code> 變量中，它也被第二個閉包引用着。

 另一個 1 秒之後，<code>GCD</code> 執行了第二個閉包（2 号閉包）。

列印出了這個_值_ <code>Mewtwo</code>，它在第 4 步建立閉包的時候被 <code>capturedPokemon</code> 捕獲。

它也對目前的 <code>pokemon</code> 變量定值，通過引用捕獲，是 <code>Pikachu</code>（因為它已經被 1 号閉包修改過了。）

最後，它把 <code>pokemon</code> 變量的值設定為 <code>Charizard</code>，并且這個 <code>Pikachu pokemon</code> 隻被那個 <code>pokemon</code> 變量引用，并且不在被任何人保留，是以它被釋放了。

當這個閉包完成了執行，并且被 <code>GCD</code> 釋放，這個 <code>capturedPokemon</code> 離開了本地的作用域，是以 <code>Mewtwo</code> 也被釋放了，并且 <code>pokemon</code> 變量已經不在被任何人引用，<code>Charizard pokemon</code> 也是，是以它也被釋放了。

仍然對所有的技巧感到困惑麼？那很正常。閉包的捕捉語義在某種成都上說是複雜的，特别是上面的那個精心策劃的例子。但是請記住下面這幾點:

<code>Swift</code> 閉包捕獲了一個對外部變量需要在閉包内部使用的一個_引用_。

那個引用在閉包被執行的時候獲得定值。

作為對這個變量的引用的捕捉（并且不是這個變量自身），你能從閉包内部修改這個變量的值（當然，如果這個變量被聲明為 <code>var</code> 并且不是 <code>let</code>）

相反，你能告訴 <code>Swfit</code> 在閉包建立的時候對這個變量定值 并且把這個_值_儲存在本地的一個靜态變量中，而不是捕獲變量本身。你可以通過使用捕獲清單，在括号内表達。

我會讓今天的課程結束，因為它可能很難了解。請不要猶豫去嘗試使用和測試這個代碼，或者在代碼編輯器裡修改他們，讓自己了清晰的了解所有的東西是怎麼運作的。

一旦你更加清晰的了解這些内容，那就是時候開始這個部落格的下一部分了，我們将讨論有關_弱_捕獲變量，為了防止循環引用，和在閉包中，到底什麼是 <code>[weak self]</code>，什麼是 <code>[unowned self]</code>。

對于知道 <code>Objective-C</code> 的讀者來說，你們能注意到，<code>Swift</code> 表現得和 <code>Objective-C</code> 的預設 <code>block</code> 文法不同，但是相反，它和在 <code>Objective-C</code> 中有 <code>__block</code> 修飾符的變量很像。↩

不像 <code>ObjC</code> 預設的表現...，更像是當你正在 <code>Objective-C</code> 中使用 <code>__block</code> ↩

請注意，即使在我們的例子中，我們僅捕獲了一個變量，你還是可以在捕獲清單中增加多個捕獲的變量，這就是為什麼它被叫做_清單_。當然，如果你沒有列出閉包參數清單，你講仍就能放置 <code>in</code> 這個關鍵字，在捕獲清單去從閉包體内分離他們之後。↩

<b>原文釋出時間為：2016年08月02日</b>

<b>本文來自雲栖社群合作夥伴掘金，了解相關資訊可以關注掘金網站。</b>