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

---

本頁(yè)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(kù)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(zhǎng)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  。

Trailing 閉包

如果您需要將一個(gè)很長(zhǎng)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(zhǎng)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?通過要映射的數(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)，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。

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 。

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