Swift編程語言中文教程（七）：Swift獨立函數代碼塊（閉包）

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本頁內容包含：

• 閉包表達式
• 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 會為您管理在 捕獲 過程中涉及到的內存操作。

注意：

如果您不熟悉 捕獲 (capturing) 這個概念也不用擔心，后面會詳細對其進行介紹。

在 函數 章節中介紹的全局和嵌套函數實際上也是特殊的閉包，閉包采取如下三種形式之一：

• 全局函數是一個有名字但不會捕獲任何值的閉包
• 嵌套函數是一個有名字并可以捕獲其封閉函數域內值的閉包
• 閉包表達式是一個利用輕量級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 的閉包表達式擁有簡潔的風格，并鼓勵在常見場景中進行語法優化，主要優化如下：

• 利用上下文推斷參數和返回值類型
• 單表達式閉包可以省略 return 關鍵字
• 參數名稱縮寫
• Trailing 閉包語法

閉包表達式

嵌套函數是一個在較復雜函數中方便進行命名和定義自包含代碼模塊的方式。 當然，有時候撰寫小巧的沒有完整定義和命名的類函數結構也是很有用處的，尤其是在您處理一些函數并需要將另外一些函數作為該函數的參數時。

閉包表達式是一種利用簡潔語法構建內聯閉包的方式。 閉包表達式提供了一些語法優化，使得撰寫閉包變得簡單明了。 下面閉包表達式的例子通過使用幾次迭代展示了 sort 函數定義和語法優化的方式。 每一次迭代都用更簡潔的方式描述了相同的功能。

sort 函數

Swift 標準庫提供了 sort 函數，會根據您提供的排序閉包將已知類型數組中的值進行排序。 一旦排序完成，函數會返回一個與原數組大小相同的新數組，該數組中包含已經正確排序的同類型元素。

下面的閉包表達式示例使用 sort 函數對一個 String 類型的數組進行字母逆序排序，以下是初始數組值：

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

該例子對一個 String 類型的數組進行排序，因此排序閉包需為 (String, String) -> Bool 類型的函數。

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

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

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

然而，這是一個相當冗長的方式，本質上只是寫了一個單表達式函數 (a > b)。 在下面的例子中，利用閉合表達式語法可以更好的構造一個內聯排序閉包。

閉包表達式語法

閉包表達式語法有如下一般形式：

{ (parameters) -> returnType in      statements  }  

閉包表達式語法可以使用常量、變量和 inout ;類型作為參數，不提供默認值。 也可以在參數列表的最后使用可變參數。元組也可以作為參數和返回值。

下面的例子展示了之前 backwards 函數對應的閉包表達式版本的代碼：

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

需要注意的是內聯閉包參數和返回值類型聲明與 backwards 函數類型聲明相同。 在這兩種方式中，都寫成了 (s1: String, s2: String) -> Bool。 然而在內聯閉包表達式中，函數和返回值類型都寫在大括號內，而不是大括號外。

閉包的函數體部分由關鍵字 in 引入。 該關鍵字表示閉包的參數和返回值類型定義已經完成，閉包函數體即將開始。

因為這個閉包的函數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 函數的整體調用保持不變，一對圓括號仍然包裹住了函數中整個參數集合。而其中一個參數現在變成了內聯閉包 (相比于 backwards 版本的代碼)。

根據上下文推斷類型

因為排序閉包是作為函數的參數進行傳入的，Swift可以推斷其參數和返回值的類型。 sort 期望第二個參數是類型為(String, String) -> Bool 的函數，因此實際上 String, String 和 Bool 類型并不需要作為閉包表達式定義中的一部分。 因為所有的類型都可以被正確推斷，返回箭頭 (->) 和 圍繞在參數周圍的括號也可以被省略：

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

實際上任何情況下，通過內聯閉包表達式構造的閉包作為參數傳遞給函數時，都可以推斷出閉包的參數和返回值類型，這意味著您幾乎不需要利用完整格式構造任何內聯閉包。

單行表達式閉包可以省略 return

單行表達式閉包可以通過隱藏 return 關鍵字來隱式返回單行表達式的結果，如上版本的例子可以改寫為：

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

在這個例子中，sort 函數的第二個參數函數類型明確了閉包必須返回一個 Bool 類型值。 因為閉包函數體只包含了一個單一表達式 (s1 > s2)，該表達式返回 Bool 類型值，因此這里沒有歧義，return關鍵字可以省略。

參數名稱縮寫

Swift 自動為內聯函數提供了參數名稱縮寫功能，您可以直接通過 $0,$1,$2 來順序調用閉包的參數。

如果您在閉包表達式中使用參數名稱縮寫，您可以在閉包參數列表中省略對其的定義，并且對應參數名稱縮寫的類型會通過函數類型進行推斷。 in 關鍵字也同樣可以被省略，因為此時閉包表達式完全由閉包函數體構成：

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

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

運算符函數

實際上還有一種更簡短的方式來撰寫上面例子中的閉包表達式。 Swift 的 String 類型定義了關于大于號 (>) 的字符串實現，其作為一個函數接受兩個 String 類型的參數并返回 Bool 類型的值。 而這正好與 sort 函數的第二個參數需要的函數類型相符合。 因此，您可以簡單地傳遞一個大于號，Swift可以自動推斷出您想使用大于號的字符串函數實現：

reversed = sort(names, >)  

更多關于運算符表達式的內容請查看  。

Trailing 閉包

如果您需要將一個很長的閉包表達式作為最后一個參數傳遞給函數，可以使用 trailing 閉包來增強函數的可讀性。 Trailing 閉包是一個書寫在函數括號之外(之后)的閉包表達式，函數支持將其作為最后一個參數調用。

func someFunctionThatTakesAClosure(closure: () -> ()) {      // 函數體部分  }    // 以下是不使用 trailing 閉包進行函數調用    someFunctionThatTakesAClosure({      // 閉包主體部分      })    // 以下是使用 trailing 閉包進行函數調用    someFunctionThatTakesAClosure() {      // 閉包主體部分  }  

注意：

如果函數只需要閉包表達式一個參數，當您使用 trailing 閉包時，您甚至可以把 () 省略掉。 NOTE

在上例中作為 sort 函數參數的字符串排序閉包可以改寫為：

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

當閉包非常長以至于不能在一行中進行書寫時，Trailing 閉包變得非常有用。 舉例來說，Swift 的 Array 類型有一個 map方法，其獲取一個閉包表達式作為其唯一參數。 數組中的每一個元素調用一次該閉包函數，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。

當提供給數組閉包函數后，map 方法將返回一個新的數組，數組中包含了與原數組一一對應的映射后的值。

下例介紹了如何在 map 方法中使用 trailing 閉包將 Int 類型數組 [16,58,510] 轉換為包含對應 String 類型的數組["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]  

如上代碼創建了一個數字位和他們名字映射的英文版本字典。 同時定義了一個準備轉換為字符串的整型數組。

您現在可以通過傳遞一個 trailing 閉包給 numbers 的 map 方法來創建對應的字符串版本數組。 需要注意的時調用numbers.map 不需要在 map 后面包含任何括號，因為其只需要傳遞閉包表達式這一個參數，并且該閉包表達式參數通過 trailing 方式進行撰寫：

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組，即 String[]  // 其值為 ["OneSix", "FiveEight", "FiveOneZero"]  

map 在數組中為每一個元素調用了閉包表達式。 您不需要指定閉包的輸入參數 number 的類型，因為可以通過要映射的數組類型進行推斷。

閉包 number 參數被聲明為一個變量參數 (變量的具體描述請參看)，因此可以在閉包函數體內對其進行修改。 閉包表達式制定了返回類型為 String，以表明存儲映射值的新數組類型為 String。

閉包表達式在每次被調用的時候創建了一個字符串并返回。 其使用求余運算符 (number % 10) 計算最后一位數字并利用digitNames 字典獲取所映射的字符串。

注意：

字典 digitNames 下標后跟著一個嘆號 (!)，因為字典下標返回一個可選值 (optional value)，表明即使該 key 不存在也不會查找失敗。 在上例中，它保證了 number % 10 可以總是作為一個 digitNames 字典的有效下標 key。 因此嘆號可以用于強制展開 (force-unwrap) 存儲在可選下標項中的 String 類型值。

從 digitNames 字典中獲取的字符串被添加到輸出的前部，逆序建立了一個字符串版本的數字。 (在表達式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。 因為其是整數，在計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。

整個過程重復進行，直到 number /= 10 為0，這時閉包會將字符串輸出，而map函數則會將字符串添加到所映射的數組中。

上例中 trailing 閉包語法在函數后整潔封裝了具體的閉包功能，而不再需要將整個閉包包裹在 ;map 函數的括號內。

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不存在，閉包仍然可以在閉包函數體內引用和修改這些值。

Swift最簡單的閉包形式是嵌套函數，也就是定義在其他函數的函數體內的函數。 嵌套函數可以捕獲其外部函數所有的參數以及定義的常量和變量。

下例為一個叫做 makeIncrementor 的函數，其包含了一個叫做 incrementor 嵌套函數。 嵌套函數 incrementor 從上下文中捕獲了兩個值，runningTotal 和 amount。 之后 makeIncrementor 將 incrementor 作為閉包返回。 每次調用incrementor 時，其會以 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函數，而不是一個簡單類型值。 該函數在每次調用時不接受參數只返回一個 Int 類型的值。 關于函數返回其他函數的內容，請查看。

makeIncrementor 函數定義了一個整型變量 runningTotal (初始為0) 用來存儲當前跑步總數。 該值通過 ;incrementor返回。

makeIncrementor 有一個 Int 類型的參數，其外部命名為 forIncrement， 內部命名為 amount，表示每次incrementor 被調用時 runningTotal 將要增加的量。

incrementor 函數用來執行實際的增加操作。 該函數簡單地使 runningTotal 增加 amount，并將其返回。

如果我們單獨看這個函數，會發現看上去不同尋常：

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

incrementor 函數并沒有獲取任何參數，但是在函數體內訪問了 runningTotal 和 amount 變量。這是因為其通過捕獲在包含它的函數體內已經存在的 runningTotal 和 amount 變量而實現。

由于沒有修改 amount 變量，incrementor 實際上捕獲并存儲了該變量的一個副本，而該副本隨著 incrementor 一同被存儲。

然而，因為每次調用該函數的時候都會修改 runningTotal 的值，incrementor 捕獲了當前 runningTotal 變量的引用，而不是僅僅復制該變量的初始值。捕獲一個引用保證了當 makeIncrementor 結束時候并不會消失，也保證了當下一次執行 incrementor 函數時，runningTotal 可以繼續增加。

注意：

Swift 會決定捕獲引用還是拷貝值。 您不需要標注 amount 或者 runningTotal 來聲明在嵌入的 incrementor 函數中的使用方式。 Swift 同時也處理 runingTotal 變量的內存管理操作，如果不再被 incrementor 函數使用，則會被清除。

下面為一個使用 makeIncrementor 的例子：

let incrementByTen = makeIncrementor(forIncrement: 10)  

該例子定義了一個叫做 incrementByTen 的常量，該常量指向一個每次調用會加10的 incrementor 函數。 調用這個函數多次可以得到以下結果：

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

如果您創建了另一個 incrementor，其會有一個屬于自己的獨立的 runningTotal 變量的引用。 下面的例子中，incrementBySevne 捕獲了一個新的 runningTotal 變量，該變量和 incrementByTen 中捕獲的變量沒有任何聯系：

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類實例的屬性，并且該閉包通過指向該實例或其成員來捕獲了該實例，您將創建一個在閉包和實例間的強引用環。 Swift 使用捕獲列表來打破這種強引用環。更多信息，請參考 。

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。 這是因為函數和閉包都是引用類型。

無論您將函數/閉包賦值給一個常量還是變量，您實際上都是將常量/變量的值設置為對應函數/閉包的引用。 上面的例子中，incrementByTen 指向閉包的引用是一個常量，而并非閉包內容本身。

這也意味著如果您將閉包賦值給了兩個不同的常量/變量，兩個值都會指向同一個閉包：

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