Swift編程語言中文教程（七）：Swift獨(dú)立函數(shù)代碼塊（閉包）

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本頁內(nèi)容包含：

• 閉包表達(dá)式
• Trailing閉包
• 值捕獲
• 閉包是引用類型

閉包是功能性自包含模塊，可以在代碼中被傳遞和使用。 Swift 中的閉包與 C 和 Objective-C 中的 blocks 以及其他一些編程語言中的 lambdas 比較相似。

閉包可以 捕獲 和存儲(chǔ)其所在上下文中任意常量和變量的引用。 這就是所謂的閉合并包裹著這些常量和變量，俗稱閉包。Swift 會(huì)為您管理在 捕獲 過程中涉及到的內(nèi)存操作。

注意：

如果您不熟悉 捕獲 (capturing) 這個(gè)概念也不用擔(dān)心，后面會(huì)詳細(xì)對(duì)其進(jìn)行介紹。

在 函數(shù) 章節(jié)中介紹的全局和嵌套函數(shù)實(shí)際上也是特殊的閉包，閉包采取如下三種形式之一：

• 全局函數(shù)是一個(gè)有名字但不會(huì)捕獲任何值的閉包
• 嵌套函數(shù)是一個(gè)有名字并可以捕獲其封閉函數(shù)域內(nèi)值的閉包
• 閉包表達(dá)式是一個(gè)利用輕量級(jí)語法所寫的可以捕獲其上下文中變量或常量值的沒有名字的閉包

Swift 的閉包表達(dá)式擁有簡(jiǎn)潔的風(fēng)格，并鼓勵(lì)在常見場(chǎng)景中進(jìn)行語法優(yōu)化，主要優(yōu)化如下：

• 利用上下文推斷參數(shù)和返回值類型
• 單表達(dá)式閉包可以省略 return 關(guān)鍵字
• 參數(shù)名稱縮寫
• Trailing 閉包語法

閉包表達(dá)式

嵌套函數(shù)是一個(gè)在較復(fù)雜函數(shù)中方便進(jìn)行命名和定義自包含代碼模塊的方式。 當(dāng)然，有時(shí)候撰寫小巧的沒有完整定義和命名的類函數(shù)結(jié)構(gòu)也是很有用處的，尤其是在您處理一些函數(shù)并需要將另外一些函數(shù)作為該函數(shù)的參數(shù)時(shí)。

閉包表達(dá)式是一種利用簡(jiǎn)潔語法構(gòu)建內(nèi)聯(lián)閉包的方式。 閉包表達(dá)式提供了一些語法優(yōu)化，使得撰寫閉包變得簡(jiǎn)單明了。 下面閉包表達(dá)式的例子通過使用幾次迭代展示了 sort 函數(shù)定義和語法優(yōu)化的方式。 每一次迭代都用更簡(jiǎn)潔的方式描述了相同的功能。

sort 函數(shù)

Swift 標(biāo)準(zhǔn)庫提供了 sort 函數(shù)，會(huì)根據(jù)您提供的排序閉包將已知類型數(shù)組中的值進(jìn)行排序。 一旦排序完成，函數(shù)會(huì)返回一個(gè)與原數(shù)組大小相同的新數(shù)組，該數(shù)組中包含已經(jīng)正確排序的同類型元素。

下面的閉包表達(dá)式示例使用 sort 函數(shù)對(duì)一個(gè) String 類型的數(shù)組進(jìn)行字母逆序排序，以下是初始數(shù)組值：

let names = ["Chris", "Alex", "Ewa", "Barry", "Daniella"]  

該例子對(duì)一個(gè) String 類型的數(shù)組進(jìn)行排序，因此排序閉包需為 (String, String) -> Bool 類型的函數(shù)。

提供排序閉包的一種方式是撰寫一個(gè)符合其類型要求的普通函數(shù)，并將其作為 sort 函數(shù)的第二個(gè)參數(shù)傳入：

func backwards(s1: String, s2: String) -> Bool {      return s1 > s2  }  var reversed = sort(names, backwards)  // reversed is equal to ["Ewa", "Daniella", "Chris", "Barry", "Alex"]  

如果第一個(gè)字符串 (s1) 大于第二個(gè)字符串 (s2)，backwards 函數(shù)則返回 true，表示在新的數(shù)組中 s1 應(yīng)該出現(xiàn)在 s2 前。 字符中的 "大于" 表示 "按照字母順序后出現(xiàn)"。 這意味著字母 "B" 大于字母 "A", 字符串 "Tom" 大于字符串 "Tim"。 其將進(jìn)行字母逆序排序，"Barry" 將會(huì)排在 "Alex" 之后。

然而，這是一個(gè)相當(dāng)冗長的方式，本質(zhì)上只是寫了一個(gè)單表達(dá)式函數(shù) (a > b)。 在下面的例子中，利用閉合表達(dá)式語法可以更好的構(gòu)造一個(gè)內(nèi)聯(lián)排序閉包。

閉包表達(dá)式語法

閉包表達(dá)式語法有如下一般形式：

{ (parameters) -> returnType in      statements  }  

閉包表達(dá)式語法可以使用常量、變量和 inout 類型作為參數(shù)，不提供默認(rèn)值。 也可以在參數(shù)列表的最后使用可變參數(shù)。元組也可以作為參數(shù)和返回值。

下面的例子展示了之前 backwards 函數(shù)對(duì)應(yīng)的閉包表達(dá)式版本的代碼：

reversed = sort(names, { (s1: String, s2: String) -> Bool in      return s1 > s2      })  

需要注意的是內(nèi)聯(lián)閉包參數(shù)和返回值類型聲明與 backwards 函數(shù)類型聲明相同。 在這兩種方式中，都寫成了 (s1: String, s2: String) -> Bool。 然而在內(nèi)聯(lián)閉包表達(dá)式中，函數(shù)和返回值類型都寫在大括號(hào)內(nèi)，而不是大括號(hào)外。

閉包的函數(shù)體部分由關(guān)鍵字 in 引入。 該關(guān)鍵字表示閉包的參數(shù)和返回值類型定義已經(jīng)完成，閉包函數(shù)體即將開始。

因?yàn)檫@個(gè)閉包的函數(shù)體部分如此短以至于可以將其改寫成一行代碼：

reversed = sort(names, { (s1: String, s2: String) -> Bool in return s1 > s2 } )  

這說明 sort 函數(shù)的整體調(diào)用保持不變，一對(duì)圓括號(hào)仍然包裹住了函數(shù)中整個(gè)參數(shù)集合。而其中一個(gè)參數(shù)現(xiàn)在變成了內(nèi)聯(lián)閉包 (相比于 backwards 版本的代碼)。

根據(jù)上下文推斷類型

因?yàn)榕判蜷]包是作為函數(shù)的參數(shù)進(jìn)行傳入的，Swift可以推斷其參數(shù)和返回值的類型。 sort 期望第二個(gè)參數(shù)是類型為(String, String) -> Bool 的函數(shù)，因此實(shí)際上 String, String 和 Bool 類型并不需要作為閉包表達(dá)式定義中的一部分。 因?yàn)樗械念愋投伎梢员徽_推斷，返回箭頭 (->) 和 圍繞在參數(shù)周圍的括號(hào)也可以被省略：

reversed = sort(names, { s1, s2 in return s1 > s2 } )  

實(shí)際上任何情況下，通過內(nèi)聯(lián)閉包表達(dá)式構(gòu)造的閉包作為參數(shù)傳遞給函數(shù)時(shí)，都可以推斷出閉包的參數(shù)和返回值類型，這意味著您幾乎不需要利用完整格式構(gòu)造任何內(nèi)聯(lián)閉包。

單行表達(dá)式閉包可以省略 return

單行表達(dá)式閉包可以通過隱藏 return 關(guān)鍵字來隱式返回單行表達(dá)式的結(jié)果，如上版本的例子可以改寫為：

reversed = sort(names, { s1, s2 in s1 > s2 } )  

在這個(gè)例子中，sort 函數(shù)的第二個(gè)參數(shù)函數(shù)類型明確了閉包必須返回一個(gè) Bool 類型值。 因?yàn)殚]包函數(shù)體只包含了一個(gè)單一表達(dá)式 (s1 > s2)，該表達(dá)式返回 Bool 類型值，因此這里沒有歧義，return關(guān)鍵字可以省略。

參數(shù)名稱縮寫

Swift 自動(dòng)為內(nèi)聯(lián)函數(shù)提供了參數(shù)名稱縮寫功能，您可以直接通過 $0,$1,$2 來順序調(diào)用閉包的參數(shù)。

如果您在閉包表達(dá)式中使用參數(shù)名稱縮寫，您可以在閉包參數(shù)列表中省略對(duì)其的定義，并且對(duì)應(yīng)參數(shù)名稱縮寫的類型會(huì)通過函數(shù)類型進(jìn)行推斷。 in 關(guān)鍵字也同樣可以被省略，因?yàn)榇藭r(shí)閉包表達(dá)式完全由閉包函數(shù)體構(gòu)成：

reversed = sort(names, { $0 > $1 } )  

在這個(gè)例子中，$0 和 $1 表示閉包中第一個(gè)和第二個(gè) String 類型的參數(shù)。

運(yùn)算符函數(shù)

實(shí)際上還有一種更簡(jiǎn)短的方式來撰寫上面例子中的閉包表達(dá)式。 Swift 的 String 類型定義了關(guān)于大于號(hào) (>) 的字符串實(shí)現(xiàn)，其作為一個(gè)函數(shù)接受兩個(gè) String 類型的參數(shù)并返回 Bool 類型的值。 而這正好與 sort 函數(shù)的第二個(gè)參數(shù)需要的函數(shù)類型相符合。 因此，您可以簡(jiǎn)單地傳遞一個(gè)大于號(hào)，Swift可以自動(dòng)推斷出您想使用大于號(hào)的字符串函數(shù)實(shí)現(xiàn)：

reversed = sort(names, >)  

更多關(guān)于運(yùn)算符表達(dá)式的內(nèi)容請(qǐng)查看 Operator Functions 。

Trailing 閉包

如果您需要將一個(gè)很長的閉包表達(dá)式作為最后一個(gè)參數(shù)傳遞給函數(shù)，可以使用 trailing 閉包來增強(qiáng)函數(shù)的可讀性。 Trailing 閉包是一個(gè)書寫在函數(shù)括號(hào)之外(之后)的閉包表達(dá)式，函數(shù)支持將其作為最后一個(gè)參數(shù)調(diào)用。

func someFunctionThatTakesAClosure(closure: () -> ()) {      // 函數(shù)體部分  }    // 以下是不使用 trailing 閉包進(jìn)行函數(shù)調(diào)用    someFunctionThatTakesAClosure({      // 閉包主體部分      })    // 以下是使用 trailing 閉包進(jìn)行函數(shù)調(diào)用    someFunctionThatTakesAClosure() {      // 閉包主體部分  }  

注意：

如果函數(shù)只需要閉包表達(dá)式一個(gè)參數(shù)，當(dāng)您使用 trailing 閉包時(shí)，您甚至可以把 () 省略掉。 NOTE

在上例中作為 sort 函數(shù)參數(shù)的字符串排序閉包可以改寫為：

reversed = sort(names) { $0 > $1 }  

當(dāng)閉包非常長以至于不能在一行中進(jìn)行書寫時(shí)，Trailing 閉包變得非常有用。 舉例來說，Swift 的 Array 類型有一個(gè) map方法，其獲取一個(gè)閉包表達(dá)式作為其唯一參數(shù)。 數(shù)組中的每一個(gè)元素調(diào)用一次該閉包函數(shù)，并返回該元素所映射的值(也可以是不同類型的值)。 具體的映射方式和返回值類型由閉包來指定。

當(dāng)提供給數(shù)組閉包函數(shù)后，map 方法將返回一個(gè)新的數(shù)組，數(shù)組中包含了與原數(shù)組一一對(duì)應(yīng)的映射后的值。

下例介紹了如何在 map 方法中使用 trailing 閉包將 Int 類型數(shù)組 [16,58,510] 轉(zhuǎn)換為包含對(duì)應(yīng) String 類型的數(shù)組["OneSix", "FiveEight", "FiveOneZero"]:

let digitNames = [      0: "Zero", 1: "One", 2: "Two",   3: "Three", 4: "Four",      5: "Five", 6: "Six", 7: "Seven", 8: "Eight", 9: "Nine"  ]  let numbers = [16, 58, 510]  

如上代碼創(chuàng)建了一個(gè)數(shù)字位和他們名字映射的英文版本字典。 同時(shí)定義了一個(gè)準(zhǔn)備轉(zhuǎn)換為字符串的整型數(shù)組。

您現(xiàn)在可以通過傳遞一個(gè) trailing 閉包給 numbers 的 map 方法來創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的字符串版本數(shù)組。 需要注意的時(shí)調(diào)用numbers.map 不需要在 map 后面包含任何括號(hào)，因?yàn)槠渲恍枰獋鬟f閉包表達(dá)式這一個(gè)參數(shù)，并且該閉包表達(dá)式參數(shù)通過 trailing 方式進(jìn)行撰寫：

let strings = numbers.map {      (var number) -> String in      var output = ""      while number > 0 {          output = digitNames[number % 10]! + output          number /= 10      }      return output  }  // strings 常量被推斷為字符串類型數(shù)組，即 String[]  // 其值為 ["OneSix", "FiveEight", "FiveOneZero"]  

map 在數(shù)組中為每一個(gè)元素調(diào)用了閉包表達(dá)式。 您不需要指定閉包的輸入?yún)?shù) number 的類型，因?yàn)榭梢酝ㄟ^要映射的數(shù)組類型進(jìn)行推斷。

閉包 number 參數(shù)被聲明為一個(gè)變量參數(shù) (變量的具體描述請(qǐng)參看Constant and Variable Parameters)，因此可以在閉包函數(shù)體內(nèi)對(duì)其進(jìn)行修改。 閉包表達(dá)式制定了返回類型為 String，以表明存儲(chǔ)映射值的新數(shù)組類型為 String。

閉包表達(dá)式在每次被調(diào)用的時(shí)候創(chuàng)建了一個(gè)字符串并返回。 其使用求余運(yùn)算符 (number % 10) 計(jì)算最后一位數(shù)字并利用digitNames 字典獲取所映射的字符串。

注意：

字典 digitNames 下標(biāo)后跟著一個(gè)嘆號(hào) (!)，因?yàn)樽值湎聵?biāo)返回一個(gè)可選值 (optional value)，表明即使該 key 不存在也不會(huì)查找失敗。 在上例中，它保證了 number % 10 可以總是作為一個(gè) digitNames 字典的有效下標(biāo) key。 因此嘆號(hào)可以用于強(qiáng)制展開 (force-unwrap) 存儲(chǔ)在可選下標(biāo)項(xiàng)中的 String 類型值。

從 digitNames 字典中獲取的字符串被添加到輸出的前部，逆序建立了一個(gè)字符串版本的數(shù)字。 (在表達(dá)式number % 10中，如果number為16，則返回6，58返回8，510返回0)。

number 變量之后除以10。 因?yàn)槠涫钦麛?shù)，在計(jì)算過程中未除盡部分被忽略。 因此 16變成了1，58變成了5，510變成了51。

整個(gè)過程重復(fù)進(jìn)行，直到 number /= 10 為0，這時(shí)閉包會(huì)將字符串輸出，而map函數(shù)則會(huì)將字符串添加到所映射的數(shù)組中。

上例中 trailing 閉包語法在函數(shù)后整潔封裝了具體的閉包功能，而不再需要將整個(gè)閉包包裹在 map 函數(shù)的括號(hào)內(nèi)。

捕獲 (Caputure)

閉包可以在其定義的上下文中捕獲常量或變量。 即使定義這些常量和變量的原域已經(jīng)不存在，閉包仍然可以在閉包函數(shù)體內(nèi)引用和修改這些值。

Swift最簡(jiǎn)單的閉包形式是嵌套函數(shù)，也就是定義在其他函數(shù)的函數(shù)體內(nèi)的函數(shù)。 嵌套函數(shù)可以捕獲其外部函數(shù)所有的參數(shù)以及定義的常量和變量。

下例為一個(gè)叫做 makeIncrementor 的函數(shù)，其包含了一個(gè)叫做 incrementor 嵌套函數(shù)。 嵌套函數(shù) incrementor 從上下文中捕獲了兩個(gè)值，runningTotal 和 amount。 之后 makeIncrementor 將 incrementor 作為閉包返回。 每次調(diào)用incrementor 時(shí)，其會(huì)以 amount 作為增量增加 runningTotal 的值。

func makeIncrementor(forIncrement amount: Int) -> () -> Int {      var runningTotal = 0      func incrementor() -> Int {          runningTotal += amount          return runningTotal      }      return incrementor  }  

makeIncrementor 返回類型為 () -> Int。 這意味著其返回的是一個(gè)函數(shù)，而不是一個(gè)簡(jiǎn)單類型值。 該函數(shù)在每次調(diào)用時(shí)不接受參數(shù)只返回一個(gè) Int 類型的值。 關(guān)于函數(shù)返回其他函數(shù)的內(nèi)容，請(qǐng)查看Function Types as Return Types。

makeIncrementor 函數(shù)定義了一個(gè)整型變量 runningTotal (初始為0) 用來存儲(chǔ)當(dāng)前跑步總數(shù)。 該值通過 incrementor返回。

makeIncrementor 有一個(gè) Int 類型的參數(shù)，其外部命名為 forIncrement， 內(nèi)部命名為 amount，表示每次incrementor 被調(diào)用時(shí) runningTotal 將要增加的量。

incrementor 函數(shù)用來執(zhí)行實(shí)際的增加操作。 該函數(shù)簡(jiǎn)單地使 runningTotal 增加 amount，并將其返回。

如果我們單獨(dú)看這個(gè)函數(shù)，會(huì)發(fā)現(xiàn)看上去不同尋常：

func incrementor() -> Int {      runningTotal += amount      return runningTotal  }  

incrementor 函數(shù)并沒有獲取任何參數(shù)，但是在函數(shù)體內(nèi)訪問了 runningTotal 和 amount 變量。這是因?yàn)槠渫ㄟ^捕獲在包含它的函數(shù)體內(nèi)已經(jīng)存在的 runningTotal 和 amount 變量而實(shí)現(xiàn)。

由于沒有修改 amount 變量，incrementor 實(shí)際上捕獲并存儲(chǔ)了該變量的一個(gè)副本，而該副本隨著 incrementor 一同被存儲(chǔ)。

然而，因?yàn)槊看握{(diào)用該函數(shù)的時(shí)候都會(huì)修改 runningTotal 的值，incrementor 捕獲了當(dāng)前 runningTotal 變量的引用，而不是僅僅復(fù)制該變量的初始值。捕獲一個(gè)引用保證了當(dāng) makeIncrementor 結(jié)束時(shí)候并不會(huì)消失，也保證了當(dāng)下一次執(zhí)行 incrementor 函數(shù)時(shí)，runningTotal 可以繼續(xù)增加。

注意：

Swift 會(huì)決定捕獲引用還是拷貝值。 您不需要標(biāo)注 amount 或者 runningTotal 來聲明在嵌入的 incrementor 函數(shù)中的使用方式。 Swift 同時(shí)也處理 runingTotal 變量的內(nèi)存管理操作，如果不再被 incrementor 函數(shù)使用，則會(huì)被清除。

下面為一個(gè)使用 makeIncrementor 的例子：

let incrementByTen = makeIncrementor(forIncrement: 10)  

該例子定義了一個(gè)叫做 incrementByTen 的常量，該常量指向一個(gè)每次調(diào)用會(huì)加10的 incrementor 函數(shù)。 調(diào)用這個(gè)函數(shù)多次可以得到以下結(jié)果：

incrementByTen()  // 返回的值為10  incrementByTen()  // 返回的值為20  incrementByTen()  // 返回的值為30  

如果您創(chuàng)建了另一個(gè) incrementor，其會(huì)有一個(gè)屬于自己的獨(dú)立的 runningTotal 變量的引用。 下面的例子中，incrementBySevne 捕獲了一個(gè)新的 runningTotal 變量，該變量和 incrementByTen 中捕獲的變量沒有任何聯(lián)系：

let incrementBySeven = makeIncrementor(forIncrement: 7)  incrementBySeven()  // 返回的值為7  incrementByTen()  // 返回的值為40  

注意：

如果您閉包分配給一個(gè)類實(shí)例的屬性，并且該閉包通過指向該實(shí)例或其成員來捕獲了該實(shí)例，您將創(chuàng)建一個(gè)在閉包和實(shí)例間的強(qiáng)引用環(huán)。 Swift 使用捕獲列表來打破這種強(qiáng)引用環(huán)。更多信息，請(qǐng)參考 Strong Reference Cycles for Closures。

閉包是引用類型

上面的例子中，incrementBySeven 和 incrementByTen 是常量，但是這些常量指向的閉包仍然可以增加其捕獲的變量值。 這是因?yàn)楹瘮?shù)和閉包都是引用類型。

無論您將函數(shù)/閉包賦值給一個(gè)常量還是變量，您實(shí)際上都是將常量/變量的值設(shè)置為對(duì)應(yīng)函數(shù)/閉包的引用。 上面的例子中，incrementByTen 指向閉包的引用是一個(gè)常量，而并非閉包內(nèi)容本身。

這也意味著如果您將閉包賦值給了兩個(gè)不同的常量/變量，兩個(gè)值都會(huì)指向同一個(gè)閉包：

let alsoIncrementByTen = incrementByTen  alsoIncrementByTen()  // 返回的值為50