【初心者向け】Objective-Cブロックの活用10選

初心者がObjective-Cのブロックを学ぶためのイラスト付きガイドObjctive-C
2023.11.22
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この記事では、プログラムの基礎知識を前提に話を進めています。

説明のためのコードや、サンプルコードもありますので、もちろん初心者でも理解できるように表現してあります。

基本的な知識があればカスタムコードを使って機能追加、目的を達成できるように作ってあります。

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はじめに

プログラミングにおける「ブロック」の概念は、コードの一部をまとめて名前を付け、何度も簡単に再利用できるようにするものです。

Objective-Cでは「ブロックオブジェクト」として、この機能を拡張し、変数のように扱える匿名関数が実装されています。

この記事を読むことで、ブロックオブジェクトの基本から実践的な使い方、注意点、さらにはカスタマイズ方法まで、初心者の方でも理解し、自在に活用できるようになる手助けをします。

Objective-Cのブロックを学ぶことで、あなたのコーディングはより柔軟で再利用可能なものとなり、プログラミングスキルが大きく向上するでしょう。

●Objective-Cとは

Objective-Cは、C言語にオブジェクト指向の機能を加えたプログラミング言語であり、AppleのOS XやiOSの開発に広く用いられています。

その特徴は、Smalltalkベースのメッセージング構文を取り入れた点にあり、これにより他のオブジェクト指向言語とは一線を画する表現力を持っています。

また、Objective-Cは動的言語の特性も持ち合わせており、実行時に多くの決定を行うことができるため、柔軟な開発が可能です。

この言語を利用することで、iOSアプリケーションの開発など、強力で直感的なソフトウェアを作成することができます。

○Objective-Cの基本概念

Objective-Cを学ぶ上で抑えておくべき基本概念には、クラス、メソッド、プロパティ、イベント、およびメモリ管理などがあります。

これらはオブジェクト指向プログラミングの基礎をなし、効率的かつ効果的なコードの書き方を理解するために不可欠です。

例えば、Objective-Cでは「クラス」がデータとそのデータに操作を加える「メソッド」の定義を行い、「インスタンス」という個々のオブジェクトを生成して操作を行います。

プログラム内でデータを保持するための「プロパティ」と、コードの実行をトリガーする「イベント」も重要な概念です。

また、Objective-Cは参照カウントに基づくメモリ管理を採用しており、開発者がメモリ使用の責任を持つことを要求します。

これらの基本をマスターすることで、Objective-Cの強力な機能を最大限に引き出すことが可能になります。

●ブロックオブジェクトとは

Objective-Cのブロックオブジェクトは、簡単に言うと、コードの塊を変数のように扱える強力な機能です。

これは、特定のタスクを実行するコードを一箇所にまとめ、後から簡単にそのコード塊を実行できるようにする仕組みを提供します。

ブロックはC言語の関数ポインタを拡張した形であり、Objective-Cの関数やメソッドと同様に、パラメータを取り、値を返すことができます。

また、ブロック内で宣言された変数にアクセスすることも可能です。この柔軟性がObjective-Cにおけるブロックの強力さを成しています。

ブロックはアップルのiOSやMac OS XのAPIで広く利用されているため、Objective-Cを用いたアプリケーション開発においてブロックを理解し、適切に使いこなすことは非常に重要です。

ブロックを使用することで、非同期処理、コレクションの操作、アニメーションのコールバックなど、多岐にわたるプログラミングパターンを簡単かつ効率的に実装することが可能となります。

○ブロックオブジェクトの基本理解

ブロックを理解するためには、まずその構文を見てみることが役立ちます。ブロックオブジェクトは、^記号を使って宣言されます。

これにより、通常のC言語の関数とは異なり、ブロックはその場で作成して変数に代入したり、関数の引数として直接渡したりすることができます。

ブロックは、スコープ内の変数を「キャプチャ」する機能を持ち、そのスコープ外でも変数を利用することができます。

しかし、キャプチャされた変数はデフォルトでコピーされ、元の変数とは独立しています。

そのため、ブロック内でこれらの変数を変更する場合は、__blockストレージタイプ修飾子を使用して宣言する必要があります。

○ブロックオブジェクトの文法と構造

ブロックの文法は次のようになります。

^returnType(parameters) {
    // コードブロック
};

例えば、整数を受け取り、それに1を加えて返す単純なブロックは次のようになります。

int (^addOne)(int) = ^(int number) {
    return number + 1;
};

このブロックは、整数の引数を取り、それに1を足した値を返します。

Objective-Cでのブロックの使い方は多様であり、上記のようなシンプルな例から始めて徐々に複雑な使用方法へとステップアップしていくことができます。

●ブロックオブジェクトの作り方

Objective-Cでブロックオブジェクトを作成するには、まずブロックの構文を理解し、それをコード内でどのように宣言し使用するかを学ぶ必要があります。

ブロックを作る際の基本は、ブロックが実行するコードのブロックを定義し、それを変数に割り当てるか、関数やメソッドの引数として渡すことです。

ここでは、ブロックオブジェクトの作成方法について詳しく見ていきます。

○ブロックオブジェクトの定義方法

ブロックオブジェクトの定義は、関数のような構文を持ちますが、関数ポインタに^を使用して、ブロックリテラルと呼ばれる特別な形で書かれます。

ここで重要なのは、ブロックが自身のスコープ外の変数をキャプチャできる点です。

これにより、関数を超えて状態を保持することが可能になります。

ブロックの基本的な定義例を紹介します。

// 戻り値がなく、パラメータも取らないブロックの定義
void (^simpleBlock)(void) = ^{
    NSLog(@"これはシンプルなブロックです。");
};

// 実行するには、ブロックを呼び出します。
simpleBlock();

この例では、simpleBlockという名前のブロックを定義しており、実行時にはコンソールにメッセージを出力します。

ブロックを実行するには、単にブロック名の後に()を付けて呼び出すだけです。

○ブロックオブジェクトの実行方法

ブロックオブジェクトを実行する方法は非常にシンプルです。

ブロックを定義した後、その名前を使って呼び出すだけで、定義されたコードが実行されます。

ブロックは値を返すこともできるため、関数のように扱うことができますが、宣言されたコンテキスト内の変数にアクセスする能力を持つ点が大きな違いです。

下記のコードでは、整数を受け取り、その整数に1を加えるブロックを作成し、実行しています。

int (^addOneBlock)(int) = ^(int number) {
    return number + 1;
};

// ブロックを実行し、結果を出力します。
int result = addOneBlock(5);
NSLog(@"結果は %d です。", result);

実行すると、addOneBlockブロックが5を引数として受け取り、6を出力することになります。

このようにブロックを使ってパラメータを渡し、計算を実行し、結果を返す処理を行うことができます。

●ブロックオブジェクトの使い方

ブロックオブジェクトはObjective-Cプログラミングにおいて非常に強力なツールであり、様々なシナリオで役立ちます。

ここでは、ブロックオブジェクトの基本的な使用法をいくつかの例と共に解説していきます。

○変数をキャプチャする

ブロック内で外部の変数を使用する場合、ブロックは自動的にその変数を「キャプチャ」して使用します。

この挙動により、ブロックは外部スコープにある変数の値をブロックが作成された時点で保持することができます。

例えば、次のコードを見てください。

int anExternalVariable = 42;
void (^myBlock)(void) = ^{
    NSLog(@"キャプチャされた変数の値: %d", anExternalVariable);
};

myBlock(); // "キャプチャされた変数の値: 42"と出力されます。

このコードでは、anExternalVariableという外部変数をブロックがキャプチャし、ブロック内でその値を使用しています。

○ブロックをメソッドや関数に渡す

ブロックは、メソッドや関数の引数として渡すことができます。

これにより、コールバック関数やアクションのカスタマイズが可能になります。

// ブロックを引数として取るメソッド定義
- (void)performActionWithCompletion:(void (^)(void))completionBlock {
    // 何らかのアクションを実行
    NSLog(@"アクション実行中...");

    // アクション完了後にブロックを呼び出す
    completionBlock();
}

// 次のようにしてメソッドを呼び出し、完了時に実行されるブロックを渡すことができます。
[self performActionWithCompletion:^{
    NSLog(@"アクション完了!");
}];

この例では、performActionWithCompletion:メソッドを呼び出す際に、アクション完了時の処理をブロックとして提供しています。

○ブロックをプロパティにする

ブロックをクラスのプロパティとして持つことで、クラスの振る舞いをカスタマイズしたり、特定のイベントへの反応を動的に変更することができます。

@interface MyClass : NSObject
@property (nonatomic, copy) void (^myBlockProperty)(void);
@end

@implementation MyClass
@end

// 使い方
MyClass *myObject = [[MyClass alloc] init];
myObject.myBlockProperty = ^{
    NSLog(@"ブロックプロパティが実行された!");
};
myObject.myBlockProperty(); // ブロックプロパティを呼び出す

○ブロックを型定義として利用する

ブロックを使いやすくするためには、ブロックの型をtypedefを使用して定義することが便利です。

これにより、コードの読みやすさが向上し、複雑なブロックの型を簡単に再利用できます。

typedef void (^CompletionBlock)(void);

// この新しい型を使用してブロックプロパティを定義する
@interface MyClass : NSObject
@property (nonatomic, copy) CompletionBlock completion;
@end

○サンプルコード1：シンプルなブロックの例

Objective-Cではブロックを使って、特定のタスクを独立したコードブロックとして書き、必要に応じて呼び出すことができます。

// シンプルなブロック定義例
void (^printMessage)(void) = ^{
    NSLog(@"Hello, this is a simple block!");
};

// ブロックの実行
printMessage();

この例では、printMessageという名前でブロックを定義し、その中にNSLog関数を使用してメッセージを出力する処理を記述しています。

ブロックの定義後にprintMessage()を呼び出すことで、コンソールに”Hello, this is a simple block!”と出力します。

このブロックはパラメータも戻り値もないため、最も基本的なブロックの形をしています。

○サンプルコード2：変数キャプチャの例

ブロックは定義されたスコープ内の変数をキャプチャして、ブロック内で使用できるようにすることができます。

キャプチャされた変数はブロックが実行される時にその値を保持しますが、その後の変更はブロックに影響しません。

下記のコードは、外部変数をキャプチャするブロックの例を表しています。

int baseValue = 100;

// 外部変数をキャプチャするブロックの定義
void (^calculateBlock)(int) = ^(int factor){
    NSLog(@"計算結果: %d", baseValue * factor);
};

// ブロックの実行
calculateBlock(5);

上記のコードでは、baseValueという外部変数があり、calculateBlockというブロックがこの変数をキャプチャしています。

ブロックは整数のパラメータを取り、キャプチャされたbaseValueと乗算して結果をログに出力します。

このコードを実行すると、”計算結果: 500″と出力されます。

ブロックはキャプチャ時のbaseValueの値を保持するため、後でbaseValueの値が変更されても、ブロックには影響しません。

○サンプルコード3：ブロックを引数に取るメソッドの例

Objective-Cでブロックを引数に取るメソッドの使用は、コールバックと非同期処理の実装に特に役立ちます。

例えば、ある処理が完了した後に特定のコードを実行するために、ブロックをメソッドに渡すといったケースです。

下記のコードスニペットは、ブロックを引数に取るメソッドの使い方を表したものです。

// ブロックを引数に取るメソッドの宣言
- (void)executeBlock:(void (^)(void))completion {
    // ここで何らかの処理を実行...
    NSLog(@"何らかの重要な処理を実行中...");

    // 処理が終わったらブロックを実行
    completion();
}

// メソッドを使用する際にブロックを渡す
[self executeBlock:^{
    NSLog(@"重要な処理が完了した後にこれが呼び出される");
}];

この例では、executeBlock:メソッドが呼び出された後、内部で何らかの処理を行い、完了後に引数で渡されたブロックが実行されます。

コンソールには最初に”何らかの重要な処理を実行中…”が表示され、その後”重要な処理が完了した後にこれが呼び出される”が表示されることになります。

○サンプルコード4：ブロックをプロパティとして持つクラスの例

Objective-Cではブロックをプロパティとしてクラスに組み込むことができ、このプロパティを通じて特定のイベントやアクションに対するカスタム処理を実装できます。

下記のコードはブロックをプロパティとして持つクラスを作成する方法を表しています。

@interface MyClass : NSObject
@property (copy, nonatomic) void (^completionHandler)(void);
@end

@implementation MyClass
- (void)doSomethingAndThenComplete {
    // 何かの処理をする...
    NSLog(@"何かの処理を実行");

    // 完了時のブロックを呼び出す
    if (self.completionHandler) {
        self.completionHandler();
    }
}
@end

// 使い方
MyClass *instance = [[MyClass alloc] init];
instance.completionHandler = ^{
    NSLog(@"完了時のカスタム処理");
};
[instance doSomethingAndThenComplete];

このコードでは、MyClassというクラスがcompletionHandlerというブロックプロパティを持っており、doSomethingAndThenCompleteメソッドが呼び出された後にこのブロックが実行されます。

このパターンは、非同期処理や長時間実行処理の完了時に特に有用です。

○サンプルコード5：タイプアリアスを使用したブロックの例

複雑なブロックの型を何度も書くのは煩雑になりがちです。

Objective-Cではtypedefを使用してブロックの型に別名を定義し、コードの可読性を高めることができます。

下記のコードはtypedefを使ったブロックの定義と使用例を表しています。

// ブロック型の定義
typedef void (^CompletionBlock)(void);

// ブロック型を使用したメソッドの宣言
- (void)performWithCompletion:(CompletionBlock)completionBlock {
    // 何か処理をする...
    NSLog(@"処理を実行中...");

    // 処理が完了したらブロックを実行
    if (completionBlock) {
        completionBlock();
    }
}

// 使い方
[self performWithCompletion:^{
    NSLog(@"処理完了");
}];

CompletionBlockという新しい型名を使用することで、void (^)(void)という型指定を簡単に置き換えることができ、コードが読みやすくなります。

また、この方法はブロックをAPIの公開インターフェースに組み込むときにも役立ちます。

●ブロックオブジェクトの応用例

Objective-Cのブロックオブジェクトは多様なシチュエーションで有用です。

彼らはデータのソート、アニメーションのコントロール、ネットワーク呼び出しの管理など、様々なタスクをより簡潔で管理しやすいコードで実行可能にします。

ここでは、実際のアプリケーション開発でよく見られる応用例をいくつか紹介します。

○サンプルコード6：ブロックを使ったコレクション操作

Objective-Cの強力なコレクション操作機能であるNSArrayやNSDictionaryなどでのブロックの使用例を見てみましょう。

下記のコードでは、配列内の各要素に対してブロックを使って操作を適用しています。

NSArray *numbers = @[@1, @2, @3, @4, @5];
NSArray *squaredNumbers = [numbers map:^id(NSNumber *number) {
    return @([number intValue] * [number intValue]);
}];
NSLog(@"平方数: %@", squaredNumbers);

このコードでは、mapメソッド（ここでは仮定のメソッドで、カテゴリを通じて実装されると想定）を使用して、配列numbersの各要素を平方して新しい配列squaredNumbersを生成しています。

○サンプルコード7：ブロックを使ったアニメーション

iOS開発では、アニメーションの完了時に何か処理を行いたい場合にブロックが便利です。

UIViewのアニメーションAPIはブロックを使ってアニメーション完了後のコールバックを簡単に指定できます。

下記のコードはUIViewアニメーションの基本的な使用例です。

[UIView animateWithDuration:1.0 animations:^{
    // アニメーションを実行するプロパティの変更
    view.alpha = 0.0;
} completion:^(BOOL finished) {
    // アニメーション完了後の処理
    if (finished) {
        NSLog(@"アニメーション完了!");
    }
}];

この例では、UIViewのanimateWithDuration:animations:completion:メソッドを使用しています。

animationsブロック内でビューの透明度を変更し、アニメーションが完了したらcompletionブロックでログを出力しています。

○サンプルコード8：ブロックを使ったネットワーク処理

ネットワークリクエストの処理は、多くの場合、非同期で行われます。

これはリクエストを送信し、応答を待っている間に他のタスクを続行できるようにするためです。

Objective-Cでのブロックは、非同期ネットワークコールの完了時にコールバックとして利用できます。

下記の例では、簡単なHTTPリクエストを送信し、完了時にブロックを使用して応答を処理する方法を表しています。

NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://example.com/data"];
NSURLRequest *request = [NSURLRequest requestWithURL:url];

// NSURLSessionを使用して非同期リクエストを実行
NSURLSessionDataTask *task = [[NSURLSession sharedSession] dataTaskWithRequest:request completionHandler:^(NSData *data, NSURLResponse *response, NSError *error) {
    if (error) {
        NSLog(@"リクエストエラー: %@", error);
    } else {
        NSLog(@"受け取ったデータ: %@", data);
    }
}];

[task resume]; // ネットワークリクエストを開始

このコードを実行すると、指定したURLに対してHTTPリクエストが非同期で送信され、応答が返ってくるとコールバックブロックが実行されます。

このブロック内ではエラーの存在をチェックし、エラーがない場合は取得したデータをログに出力します。

○サンプルコード9：コンプリーションブロックを持つ非同期メソッド

コンプリーションブロックを持つ非同期メソッドの例を紹介します。

このパターンは、データのダウンロードやデータベースのクエリ実行など、長時間かかる可能性のある処理に適しています。

- (void)fetchDataWithCompletion:(void (^)(NSData *data, NSError *error))completionHandler {
    // 非同期でデータをフェッチする
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        // ダミーデータとエラーを生成する
        NSData *data = [@"ダミーデータ" dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
        NSError *error = nil;

        // メインスレッドに戻ってコンプリーションブロックを実行
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            completionHandler(data, error);
        });
    });
}

// メソッドの使用
[self fetchDataWithCompletion:^(NSData *data, NSError *error) {
    if (!error) {
        NSLog(@"データの取得に成功: %@", data);
    } else {
        NSLog(@"エラー: %@", error);
    }
}];

このコードでは、fetchDataWithCompletion:メソッドが非同期でデータを取得し、取得が完了した後にメインスレッドでコンプリーションブロックを呼び出しています。

このようにして、処理の成功または失敗を呼び出し元に通知することができます。

○サンプルコード10：カスタムブロックの作成と応用

Objective-Cにおけるブロックの応用では、ユーザー定義のブロックを作成して特定の機能を実装することができます。

下記の例では、引数として文字列を受け取り、処理結果をコンソールに出力するカスタムブロックを作成しています。

// カスタムブロックの定義
void (^printCustomMessage)(NSString *message) = ^(NSString *message) {
    NSLog(@"カスタムメッセージ: %@", message);
};

// カスタムブロックの使用
printCustomMessage(@"Hello, World!");

このブロックは再利用可能で、コードのあらゆる場所で同じメッセージロギング機能を実行するために使用できます。

これにより、プログラム内で一貫した動作を持つメソッドや機能を簡単に作成できます。

●ブロックオブジェクトの注意点と対処法

Objective-Cのブロックオブジェクトは非常に便利ですが、いくつかの注意点があります。

特に、メモリ管理と関連した問題は、不適切な使用がアプリケーションのクラッシュやメモリリークを引き起こす原因となることがあります。

ここでは、ブロックを使用する際の一般的な問題とそれらに対処する方法について詳しく説明します。

○メモリ管理の基本

ブロックはデフォルトでスタックメモリに配置されますが、ヒープにコピーすることで保持されるようになります。

このコピー操作はcopyメッセージをブロックに送信することで行えますが、ARC(Automatic Reference Counting)環境下では、ブロックを強参照すると自動的にヒープにコピーされます。

typedef void (^MyCompletionBlock)(void);

MyCompletionBlock myBlock = [^{ NSLog(@"ブロック実行"); } copy]; // 明示的にコピー
myBlock(); // ブロックを実行

○ブロックと循環参照

ブロック内でselfを直接参照すると、循環参照が発生する可能性があります。

これはブロックがselfを強参照し、selfがブロックを所有している場合に起こります。

循環参照を防ぐ一般的な方法は、ブロック内でselfの弱参照を作成することです。

__weak typeof(self) weakSelf = self;
self.myBlockProperty = ^{
    [weakSelf doSomething]; // selfの代わりにweakSelfを使用
};

○ブロック内の例外処理

ブロック内で例外が発生すると、その例外をキャッチして適切に処理することが重要です。

しかし、Objective-Cでは例外を使うことは一般的ではなく、特にブロックのコンテキストでは、例外よりもエラーを使用する方が一般的です。

self.myBlockProperty = ^{
    NSError *error = nil;
    if (![self trySomething:&error]) {
        NSLog(@"エラー: %@", error);
    }
};

●ブロックオブジェクトのカスタマイズ方法

Objective-Cにおけるブロックオブジェクトのカスタマイズは、コードの再利用性と機能の拡張性を向上させるために重要な技術です。

カスタマイズには、パラメータ化、ブロックの保持、ブロックの条件分岐などがあります。

ここでは、カスタムブロックを作成し、それを活用する具体的な方法について説明します。

○ブロックのカスタマイズ例

カスタマイズされたブロックは、パラメータを受け取り、動的に異なるアクションを実行できるように設計することができます。

例えば、ネットワークの状態やデータの種類に基づいて異なる処理を行うブロックを作成することが可能です。

ここでは、パラメータを受け取るカスタマイズブロックの作成方法を紹介します。

// ブロック型のカスタマイズ
typedef void (^NetworkCompletionBlock)(NSData *data, NSError *error);

// ネットワークリクエストを処理するカスタムブロックを受け取るメソッド
- (void)performNetworkRequestWithCompletion:(NetworkCompletionBlock)completionBlock {
    // ここでネットワークリクエストを実行する偽のコード
    NSData *receivedData = ...; // 受信データ
    NSError *error = ...; // エラー情報

    // コンプリーションブロックに受信データとエラー情報を渡して呼び出す
    if (completionBlock) {
        completionBlock(receivedData, error);
    }
}

// メソッドの使用例
[self performNetworkRequestWithCompletion:^(NSData *data, NSError *error) {
    if (error) {
        NSLog(@"エラー発生: %@", error.localizedDescription);
    } else {
        NSLog(@"データ受信: %@", data);
    }
}];

このコードは、ネットワークリクエストの結果に応じて、エラー情報または受信データを処理するためにカスタムブロックを使用する一例です。

ブロックをメソッドの引数として受け取り、ネットワークリクエストの結果をブロックを通じて処理しています。

これにより、ネットワークリクエストの処理ロジックを柔軟に保ちながら、コールバックでのエラーハンドリングを簡単にカスタマイズできます。

まとめ

この記事では、Objective-Cのブロックオブジェクトの使い方から、具体的なカスタマイズ方法までを解説しました。

ブロックはObjective-Cでプログラムの柔軟性を高める強力なツールですが、その力を最大限に活用するためには、適切な知識と注意が必要です。

Objective-Cでのブロックの活用について理解を深めた今、読者の皆さんはより洗練されたプログラミングスキルを身につけることができるでしょう。

このガイドが、Objective-Cのブロックを効果的に使いこなすための一助となれば幸いです。