函數(shù)和Closure真的是不同的類型么菠净?

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提起closure昌执,如果你有過其他編程語言的經(jīng)歷科汗,你可能會立即聯(lián)想起一些類似的事物雳殊,例如:匿名函數(shù)搔谴、或者可以捕獲變量的一對{}喉祭,等等盖喷。但實際上爆办,我們很容易搞混兩個概念:Closure expression和Closure。它們究竟是什么呢课梳?我們先從closure expression開始押逼。

理解Closure Expressions

簡單來說,closure expression就是函數(shù)的一種簡寫形式惦界。例如挑格,對于下面這個計算參數(shù)平方的函數(shù):

func square(n: Int) -> Int {
    return n * n
}

我們也可以這樣來定義:

let squareExpression = { (n: Int) -> Int in 
    return n * n
}

而調(diào)用squaresquareExpression的方法,是完全相同的:

square(2) // 4
squareExpression(2) // 4

并且沾歪,它們也都可以當(dāng)作函數(shù)參數(shù)來使用:

let numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
numbers.map(square) // [1, 4, 9, 16, 25]
numbers.map(squareExpressions) // [1, 4, 9, 16, 25]

在我們這個例子里漂彤,用于定義squareExpression{}就叫做closure expression,它只是把函數(shù)參數(shù)灾搏、返回值以及實現(xiàn)統(tǒng)統(tǒng)寫在了一個{}里挫望。

沒錯,此時的{}以及squareExpression并不能叫closure狂窑,它只是一個closure expression媳板。那么,為什么要有兩種不同的方式來定義函數(shù)呢泉哈?最直接的理由就是蛉幸,為了寫起來更簡單。Closure expression可以在定義它的上下文里丛晦,被不斷簡化奕纫,讓代碼盡可能呈現(xiàn)出最自然的語義形態(tài)。

例如烫沙,當(dāng)我們把一個完整的closure expression定義在map參數(shù)里匹层,是這樣的:

numbers.map({ (n: Int) -> Int in 
    return n * n
})

首先,Swift可以根據(jù)numbers的類型锌蓄,自動推導(dǎo)出map中的函數(shù)參數(shù)以及返回值的類型升筏,因此撑柔,我們可以在closure expression中去掉它:

numbers.map({ n in return n * n })

其次,如果closure expression中只有一條語句您访,Swift可以自動把這個語句的值作為整個expression的值返回铅忿,因此,我們還可以去掉return關(guān)鍵字:

numbers.map({ n in n * n })

第三洋只,如果你覺得在closure expression中為參數(shù)起名字是個意義不大的事情,我們還可以使用Swift內(nèi)置的$0/1/2/3/4這樣的形式作為closure expression的參數(shù)替代符昼捍,這樣识虚,我們連參數(shù)聲明和in關(guān)鍵字也都可以省略了:

numbers.map({ $0 * $0 })

第四,如果函數(shù)類型的參數(shù)在參數(shù)列表的最后一個妒茬,我們還可以把closure expression寫在()外面担锤,讓它和其它普通參數(shù)更明顯的區(qū)分開:

numbers.map() { $0 * $0 }

最后,如果函數(shù)只有一個函數(shù)類型的參數(shù)乍钻,我們甚至可以在調(diào)用的時候肛循,去掉()

numbers.map { $0 * $0 }

看到這里,你就應(yīng)該知道當(dāng)我們把closure expression用在它的上下文里银择,究竟有多方便了多糠,相比一開始的定義,或者單獨定義一個函數(shù)浩考,然后傳遞給它夹孔,都好太多。但事情至此還沒結(jié)束析孽,相比這樣:

numbers.sorted(by: { $0 > $1 }) // [5, 4, 3, 2, 1]

Closure expression還有一種更簡單的形式:

numbers.sorted(by: >) // [5, 4, 3, 2, 1]

這是因為搭伤,numbers.sorted(by:)的函數(shù)參數(shù)是這樣的:(Int, Int) -> Bool,而Swift為Int類型定義的>操作符也正好和這個類型相同袜瞬,這樣怜俐,我們就可以直接把操作符傳遞給它,本質(zhì)上邓尤,這和我們傳遞函數(shù)名是一樣的拍鲤。

另外,除了寫起來更簡單之外汞扎,closure expression還有一個副作用殿漠,就是默認(rèn)情況下,我們無法忽略它的參數(shù)佩捞,編譯器會對這種情況報錯绞幌。來看個例子,如果我們要得到一個包含10個隨機(jī)數(shù)的Array一忱,最簡單的方法莲蜘,就是對一個CountableRange調(diào)用map方法:

(0...9).map { arc4random() } // !!! Error in swift !!!

這樣看似很好谭确,但是由于map的函數(shù)參數(shù)默認(rèn)是帶有一個參數(shù)的,在我們的例子里票渠,表示range中的每個值逐哈,因此,如果我們在整個closure expression里都沒有使用這個參數(shù)问顷,Swift編譯器就會提示錯誤昂秃。

我們不能默認(rèn)忽略closure expression中的參數(shù),如果堅持如此杜窄,我們必須用_明確表明這個意圖:

(0...9).map { _ in arc4random() }

這也算是Swift為了類型和代碼安全肠骆,利用編譯器,為我們提供的一層保障塞耕。以上蚀腿,就是和closure expression有關(guān)的內(nèi)容,如你看到的一樣扫外,它就是函數(shù)的另外一種在上下文中更簡單的寫法莉钙,和用func定義的函數(shù)沒有任何區(qū)別。

那么筛谚,究竟什么是closure呢磁玉?

究竟什么是Closure?

Closure的定義:a closure is a record storing a function together with an environment驾讲。

說的通俗一點蜀涨,一個函數(shù)加上它捕獲的變量一起,才算一個closure蝎毡。來看個例子:

func makeCounter() -> () -> Int {
    var value = 0

    return {
        value += 1

        return value
    }
}

makeCounter()返回一個函數(shù)厚柳,用來返回它被調(diào)用的次數(shù)。然后沐兵,我們分別定義兩個計數(shù)器别垮,并各自調(diào)用幾次:

let counter1 = makeCounter()
let counter2 = makeCounter()

(0...2).forEach { _ in print(counter1()) } // 1 2 3
(0...5).forEach { _ in print(counter2()) } // 1 2 3 4 5 6

這樣,三次調(diào)用counter1()會在控制臺打印“123”扎谎,6次調(diào)用counter2()會打印“123456”碳想。這說明什么呢?

首先毁靶,盡管從makeCounter返回后胧奔,value已經(jīng)離開了它的作用域,但我們多次調(diào)用counter1counter2時预吆,value的值還是各自進(jìn)行了累加龙填。這就說明,makeCounter返回的函數(shù),捕獲了makeCounter的內(nèi)部變量value岩遗。

此時扇商,counter1counter2就叫做closure,它們既有要執(zhí)行的邏輯(把value加1)宿礁,還帶有其執(zhí)行的上下文(捕獲的value變量)案铺。

其次,counter1counter2分別有其各自捕獲的value梆靖,也就是其各自的上下文環(huán)境控汉,它們并不共享任何內(nèi)容。

理解了closure的含義之后返吻,我們就知道了姑子,closure expression和closure并不是一回事兒。然而思喊,捕獲變量是{}的專利么壁酬?實際上也不是次酌,函數(shù)也可以捕獲變量恨课。

函數(shù)同樣可以是一個Closure

還是之前makeCounter的例子,我們把返回的closure expression改成一個local function:

func makeCounter() -> () -> Int {
    var value = 0
    func increment() -> Int {
        value += 1
        return value
    }

    return increment
}

然后岳服,就會發(fā)現(xiàn)剂公,之前counter1counter2的例子的執(zhí)行結(jié)果,和之前是一樣的:

(0...2).forEach { _ in print(counter1()) } // 1 2 3
(0...5).forEach { _ in print(counter2()) } // 1 2 3 4 5 6

所以吊宋,捕獲變量這種行為纲辽,實際上,跟用{}定義函數(shù)也沒關(guān)系璃搜。

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