深入理解Swift语言中的闭包机制
投稿：goldensun
在 Swift 中的闭包类似于结构块，并可以在任何地方调用，它就像 C 和 Objective C 语言内置的函数。 函数内部定义的常数和变量引用可被捕获并存储在闭包。函数被视为封闭的特殊情况，它有 3 种形式。
在 Swift 语言闭合表达式，如下优化，重量轻语法风格，其中包括：
- 推导参数并从上下文菜单返回值的类型
- 从单封表达的隐性返回
- 简略参数名称
- 尾部闭包语法
语法
下面是一个通用的语法定义用于闭包，它接受参数并返回数据的类型：
{(parameters) -> return type in
statements
}
下面是一个简单的例子：
let studname = { println("Welcome to Swift Closures") }
studname()
当我们使用 playground 运行上面的程序，我们得到以下结果
Welcome to Swift Closures
以下闭包接受两个参数并返回一个布尔值：
{(Int, Int) -> Bool in
Statement1
Statement 2
---
Statement n
}
下面是一个简单的例子：
let divide = {(val1: Int, val2: Int) -> Int in
return val1 / val2
}
let result = divide(200, 20)
println (result)
当我们使用 playground 运行上面的程序，我们得到以下结果
10
在闭包中的表达式
以便捷的方式命名来定义代码块可以通过嵌套函数实现的。取而代之代表整个函数声明及名称构造用来表示函数。代表函数的语法清晰，简短声明是通过封闭的表达来实现的。
升序排列程序
排序字符串是 Swift 中保留的函数 “sorted”，这是在标准库中已提供实现。该函数将所述给定的字符串进行递增顺序排序并返回具有相同的尺寸，并在旧数组中相同数据类型的一个新的数组的元素。旧的数组保持不变。
两个参数的排序在函数内部表示：
已知类型的值表示为数组
数组的内容 (Int,Int) ，并返回一个布尔值(Bool)，如果数组排序不好就会返回true，否则将返回false。
普通函数带输入字符串被写入，并传递给排序函数获得字符到新的数组，如下面所示：
func ascend(s1: String, s2: String) -> Bool {
return s1 > s2
}
let stringcmp = ascend("swift", "great")
println (stringcmp)
当我们使用 playground 运行上面的程序，我们得到以下结果
true
闭包表达式语法用法
常量参数：
可变参数 和 inout 参数
闭包表达不支持的默认值。可变参数和参数元组也可以用来作为参数类型和返回类型。
let sum = {(no1: Int, no2: Int) -> Int in
return no1 + no2
}
let digits = sum(10, 20)
println(digits)
当我们使用 playground 运行上面的程序，我们得到以下结果
30
在函数声明中提到的参数和返回类型声明，也可通过使用 'in' 关键字内联闭包表达式函数表示。 一旦声明参数及其返回类型“in”关键字，则用于表示闭包体。
单一表达式隐式返回
在这里，排序函数的第二个参数的函数类型明确指出，一个布尔值必须由闭包返回。因为闭包体内含有一个表达式(s1 > s2)返回一个布尔值， 不会出现歧义，其返回关键字可以省略。
要返回一个表达式语句在闭包中， “return” 关键字在其声明部分被省略。
let count = [5, 10, -6, 75, 20]
var descending = sorted(count, { n1, n2 in n1 > n2 })
var ascending = sorted(count, { n1, n2 in n1 < n2 })
println(descending)
println(ascending)
当我们使用 playground 运行上面的程序，我们得到以下结果
[75, 20, 10, 5, -6] [-6, 5, 10, 20, 75]
该语句本身明确规定，当 string1 大于 string2 返回 true，否则为false，因此return语句省略。
已知类型的闭包
考虑两个数相加。我们知道相加后将返回整数数据类型。因此，已知类型的闭包声明
let sub = {(no1: Int, no2: Int) -> Int in
return no1 - no2
}
let digits = sub(10, 20)
println(digits)
当我们使用 playground 运行上面的程序，我们得到以下结果
-10
声明简写参数名称作为闭包
Swift 自动提供简写参数名内联闭包， 可以使用由 $0，$1，$2 等等名称，指的是封闭的参数值。
var shorthand: (String, String) -> String
shorthand = { $1 }
println(shorthand("100", "200"))
在这里，$0 和 $1 参考闭包的第一和第二个字符串参数。
当我们使用 playground 运行上面的程序，我们得到以下结果
200
Swift 方便用户来表示内嵌闭包为缩写参数名为：$0, $1, $2 --- $n.
闭包参数列表中被省略定义部分，当我们表示内部闭包表达式简写参数名。 根据函数类型简写参数名称将被导出。由于简写参数表达体所定义的 'in' 关键字被省略。
闭包作为操作函数
Swift 提供了一种简单的方法访问的成员，只需提供操作符函数作为闭包。 在前面的例子关键字“Bool”是用来比较两个字符串，相等返回“true”，否则返回“false”。
表达式即使在闭包中变得简单在操作函数：
let numb = [98, -20, -30, 42, 18, 35]
var sortedNumbers = numb.sorted({
(left: Int, right: Int) -> Bool in
return left < right
})
let asc = numb.sorted(<)
println(asc)
当我们使用 playground 运行上面的程序，我们得到以下结果
[-30, -20, 18, 35, 42, 98]
闭包作为尾随包
传递这个函数的最后一个参数到闭合表达式使用“尾随闭包”声明。它使用 {} 写在函数()外部。当它不能写入函数内联在一行上，使用它是需要。
reversed = sorted(names) { $0 > $1}
其中 {$0 > $1} 表示为外部(名称)声明尾随闭包。
import Foundation
var letters = ["North", "East", "West", "South"]
let twoletters = letters.map({ (state: String) -> String in
return state.substringToIndex(advance(state.startIndex, 2)).uppercaseString
})
let stletters = letters.map() { $0.substringToIndex(advance($0.startIndex, 2)).uppercaseString }
println(stletters)
当我们使用 playground 运行上面的程序，我们得到以下结果
[NO, EA, WE, SO]
捕获值和引用类型
在闭包的帮助下 Swift 完成捕捉常量和变量的值。它还参考修改值，即使常量和变量在闭包体已经不存。
捕获常数和变量值是通过使用嵌套函数写入函数，这是使用其它函数体来实现的：
- 一个嵌套函数捕获
- 外部函数参数
- 捕捉常量和外部函数中定义的变量
Swift 中当常量或变量在函数中声明，引用到变量也自动地被闭合创建。它也提供工具来引用两个以上的变量作为同一闭合如下：
let decrem = calcDecrement(forDecrement: 18)
decrem()
在这里，oneDecrement 和 递减变量都指向同一个内存块闭合参考。
func calcDecrement(forDecrement total: Int) -> () -> Int {
var overallDecrement = 100
func decrementer() -> Int {
overallDecrement -= total
println(overallDecrement)
return overallDecrement
}
return decrementer
}
let decrem = calcDecrement(forDecrement: 18)
decrem()
decrem()
decrem()
当我们使用 playground 运行上面的程序，我们得到以下结果：
82 64 46
当每一个外部函数 calcDecrement 调用时都会调用 decrementer()函数 并通过值 18 递减，并在外部函数 calcDecrement 的帮助下返回结果。在这里，calcDecrement 作为一个闭合。
即使函数 decrement()没有任何参数，闭合默认情况下是指变量的"整体递减“ “total” 通过获取其值。为指定的变量的值副本被使用新的 decrementer()函数存储。Swift 通过处理存储器管理功能分配和释放存储器空间当变量在不使用。
下面来一波总结~
/* 闭包（Closures）
* 闭包是自包含的功能代码块，可以在代码中使用或者用来作为参数传值。
* 在Swift中的闭包与C、OC中的blocks和其它编程语言（如Python）中的lambdas类似。
* 闭包可以捕获和存储上下文中定义的的任何常量和变量的引用。这就是所谓的变量和变量的自封闭，
* 因此命名为”闭包“("Closures）").Swift还会处理所有捕获的引用的内存管理。
*
* 全局函数和嵌套函数其实就是特殊的闭包。
* 闭包的形式有：
* （1）全局函数都是闭包，有名字但不能捕获任何值。
* （2）嵌套函数都是闭包，且有名字，也能捕获封闭函数内的值。
* （3）闭包表达式都是无名闭包，使用轻量级语法，可以根据上下文环境捕获值。
*
* Swift中的闭包有很多优化的地方:
* (1)根据上下文推断参数和返回值类型
* (2)从单行表达式闭包中隐式返回（也就是闭包体只有一行代码，可以省略return）
* (3)可以使用简化参数名，如$0, $1(从0开始，表示第i个参数...)
* (4)提供了尾随闭包语法(Trailing closure syntax)
*/
// 下面用Swift标准库中的sort方法来一步步简化闭包写法
// sort函数需要两个参数
// 参数一：数组
// 参数二：一个闭包：带有两个参数，这两个参数类型与数组中的元素类型相同，返回值是Bool
var names = ["Swift", "Arial", "Soga", "Donary"]
// 第一种方式：使用函数
func backwards(firstString: String, secondString: String) -> Bool {
return firstString > secondString // 升序排序
}
// 这里第二个参数，传了一个函数
// reversed is equal to ["Swift", "Soga", "Donary", "Arial"]
var reversed = sort(nams, backwards)
// 第二种方式：使用闭包方式
// 完整闭包写法是在花括号内有参数列表和返回值，用关键字in表明闭包体的开始
// (firstString: String, secondString: String) 闭包参数列表
// -> Bool 指明闭包返回值类型是Bool
// in关键字表明闭包体的开始
reversed = sort(names, { (firstString: String, secondString: String) -> Bool in
return firstString > secondString
})
// 这里可以进一步简化写法，因为闭包代码比较短，可以写到一行上
reversed = sort(names, { (firstString: String, secondString: String) -> Bool in return firstString > secondString})
// 下面再进一步简化写法 ：根据环境上下文自动推断出类型
// 参数列表都没有指明类型，也没有指明返回值类型，这是因为swift可以根据上下文推测出
// firstString和secondString的类型会是names数组元素的类型，而返回值类型会根据return语句结果得到
reversed = sort(names, { firstString, secondString in return firstString > secondString})
// 再进一步简化：隐式返回（单行语句闭包）
// 因为闭包体只有一行代码，可以省略return
reversed = sort(names, { firstString, secondString in firstString > secondString})
// 再进一步简化：使用简化参数名（$i,i=0,1,2...从0开始的）
// Swift会推断出闭包需要两个参数，类型与names数组元素相同
reversed = sort(names, { $0 > $1 })
// 最简单的一种写法：使用操作符
reversed = sort(names, >)
/*
* 尾随闭包（Trailing Closures）
* 如果函数需要一个闭包参数作为参数，且这个参数是最后一个参数，而这个闭包表达式又很长时，
* 使用尾随闭包是很有用的。尾随闭包可以放在函数参数列表外，也就是括号外。如果函数只有一个参数，
* 那么可以把括号()省略掉，后面直接跟着闭包。
*/
// Array的方法map()就需要一个闭包作为参数
let strings = numbers.map { // map函数后面的()可以省略掉
(var number) -> String in
var output = ""
while number > 0 {
output = String(number % 10) + output
number /= 10
}
return output
}
/* 捕获值
* 闭包可以根据环境上下文捕获到定义的常量和变量。闭包可以引用和修改这些捕获到的常量和变量，
* 就算在原来的范围内定义为常量或者变量已经不再存在（很牛逼）。
* 在Swift中闭包的最简单形式是嵌套函数。
*/
func increment(#amount: Int) -> (() -> Int) {
var total = 0
func incrementAmount() -> Int {
total += amount // total是外部函数体内的变量，这里是可以捕获到的
return total
}
return incrementAmount // 返回的是一个嵌套函数（闭包）
}
// 闭包是引用类型，所以incrementByTen声明为常量也可以修改total
let incrementByTen = increment(amount: 10)
incrementByTen() // return 10,incrementByTen是一个闭包
// 这里是没有改变对increment的引用，所以会保存之前的值
incrementByTen() // return 20
incrementByTen() // return 30
let incrementByOne = increment(amount: 1)
incrementByOne() // return 1
incrementByOne() // return 2
incrementByTen() // return 40
incrementByOne() // return 3