[Swift 基礎 #2] 閉包擷取、weak self 與 escaping

在 Swift 程式碼中，閉包無所不在：排序條件、網路完成處理常式、按鈕動作，甚至 SwiftUI 的 body。傳遞大括號區塊的程式碼每天會出現數十次。但要說明「閉包擷取值究竟是什麼意思」、「[weak self]為什麼要用」以及「@escaping 為什麼需要標註」，很多人就會一時語塞。

這三個問題其實是一體的。理解閉包如何擷取周遭值，就能連帶理解它為何是參考型別、為何會產生循環參考，以及為何需要 escaping 標註。Swift 基礎系列第 2 篇，本文將依序梳理這條關聯。

什麼是閉包——比名稱更重要的是「擷取」這項特性

先用最少的篇幅整理語法。閉包是把可執行的程式碼區塊當成值處理的語法。它可以存入變數、作為引數傳遞，也可以回傳。

let add: (Int, Int) -> Int = { a, b in a + b }
add(2, 3) // 5

其實，以 func 宣告的函式也是具名閉包。在 Swift 中，函式和閉包屬於同一類型；{ } 語法只是無名稱、即時建立的版本。

不過，closure 這個名稱並非來自「程式碼區塊」，而是來自另一項特性：包住並關閉周遭變數，也就是 close over。

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

let counter = makeCounter()
counter() // 1
counter() // 2
counter() // 3

奇妙的事情正在發生。count 是 makeCounter 的區域變數，函式回傳後本應消失，卻在每次呼叫回傳的閉包時持續增加。閉包擷取了自身範圍外的變數 count，因此函式結束後仍讓它存活。這就是閉包的本質，也是本文其餘內容的共同源頭。

精確理解擷取——不是複製，而是參考

Swift 閉包預設以參考方式擷取。它不是帶走一份值的複本，而是維持與該變數本身的連結。因此會得到這樣的結果。

var multiplier = 2
let times = { (n: Int) in n * multiplier }

times(10)      // 20
multiplier = 3
times(10)      // 30 — 閉包會看到變更後的值

使用的不是建立閉包時的 multiplier（2），而是執行時的 multiplier（3）。閉包攜帶的不是變數快照，而是變數本身。

如果想固定建立當下的值，就使用擷取清單。

let times = { [multiplier] (n: Int) in n * multiplier }

times(10)      // 20
multiplier = 3
times(10)      // 20 — 固定為建立當下的 2

寫在方括號中的變數會在建立閉包時被複製，並以常數形式封存在閉包內。總結如下：預設是參考擷取（保持活躍的連結），擷取清單是值擷取（建立時的快照）。在說明 [weak self] 之前，必須先釐清這個差異。

也正因為有這個擷取儲存區，閉包才是參考型別。被擷取的變數必須與閉包共享生命週期，因此會存放在堆積上；複製閉包值時，只是多了一個共享該儲存區的參考。這就是在以 struct 為中心的 Swift 中，閉包會像類別一樣運作的原因。如果不熟悉值型別與參考型別，建議先閱讀值型別優先的文章。

循環參考與 [weak self]——擷取造成的典型問題

參考擷取的代價就是循環參考。結構總是相同。

class ProfileViewModel {
    var onUpdate: (() -> Void)?
    var name = ""

    func bind() {
        onUpdate = {
            print("名稱: \(self.name)")
        }
    }
}

ViewModel 透過 onUpdate 屬性強烈持有閉包，但該閉包又以參考方式擷取 self，也就是 ViewModel。ViewModel → 閉包 → ViewModel 的持有環就此閉合；在 ARC 世界中，兩者會彼此抓住，永遠無法釋放。即使關閉畫面，ViewModel 仍留在記憶體中，洩漏就完成了。

解法是擷取清單的第二種用途。[weak self] 表示要以弱參考擷取 self。閉包會抓住 self，但不擁有它，因此能切斷環。代價是 self 可能先被釋放，所以在閉包內 self 會變成選用型別，通常會以 guard let self else { return } 開始。選用型別篇介紹的提早返回模式，在這裡再次派上用場。

onUpdate = { [weak self] in
    guard let self else { return }
    print("名稱: \(self.name)")
}

重點是，[weak self] 不是萬用前綴。循環成立的條件是「self 擁有閉包，而閉包擷取 self」。沒有這個條件就不需要 weak。例如傳給 DispatchQueue.main.asyncAfter 的閉包會在執行後被系統丟棄，因此 self 只是暫時多存活一會兒，並不是洩漏。不要反射式地加上 weak，應養成先問「誰會擁有這個閉包、擁有多久」的習慣。像 NSTimer 這種持有結構特殊而廣為人知的案例，會在另一篇文章介紹。

@escaping——閉包比函式活得更久時

最後一塊拼圖是：作為函式參數接收的閉包，有時會標註 @escaping。

func fetchUser(completion: @escaping (User) -> Void) {
    URLSession.shared.dataTask(with: url) { data, _, _ in
        let user = parse(data)
        completion(user)   // 在函式回傳很久後才執行
    }.resume()
}

區分標準是執行時機。函式回傳前在函式內執行完就丟棄的閉包，是 non-escaping（預設值）；若閉包被存入屬性或傳給非同步工作，可能在函式回傳後執行，就是 escaping，也就是逃出函式範圍的閉包。

為什麼要強制區分？因為是否逃逸會改變編譯器與開發者的判斷方式。non-escaping 保證只在函式執行期間存活，編譯器可以最佳化擷取儲存，也從根本上排除循環參考的疑慮。因此，把閉包傳給 map 或 filter 時，不必特別擔心 self。相反地，escaping 表示閉包會被存放在某處並長期存活，因此需要檢查前述的循環參考。@escaping 就像 API 層級的警告標籤，提醒你「這個閉包會存活很久，請注意擷取」。

補充一點：completion handler 風格的 escaping 閉包，隨著 async/await 引入，在新程式碼中逐漸減少；但若要閱讀並橋接既有 API，仍必須準確理解這個概念。

三個要熟記的判斷基準

把理論濃縮成實務準則，就是三點。

第一，看到閉包先問生命週期。 這個閉包是在函式內使用完就結束（non-escaping），還是會被存放並長期存在（escaping）？這一問就能決定需要多在意擷取。

第二，使用 weak 要靠判斷，不要靠反射。 真正會閉合持有環的地方（存入屬性的處理常式、類似委派的回呼）使用 [weak self]；沒有環的一次性執行則不需要。若難以判斷，可用 Instruments 的 Leaks 或 deinit 記錄確認。

第三，用擷取清單記錄意圖。 想固定值就用 [value]；不想擁有它就用 [weak self]。擷取清單首先不是效能工具，而是把「這個閉包如何連結外部世界」明確寫進程式碼的文件。

總結

• 閉包的本質不是程式碼區塊，而是擷取：包住並關閉周遭變數，延長其生命週期的特性。
• 預設擷取不是複製而是參考，因此閉包會看到執行時的值；擷取清單 [x] 則會將值固定為建立時的狀態。
• 由於必須共享擷取儲存區，閉包是參考型別。
• self 所擁有的閉包若擷取 self，就會形成循環參考；[weak self] + guard let self 是標準解法。但若不存在持有環，就不需要 weak。
• @escaping 是「比函式活得更久的閉包」這個警告標籤，用來標示需要檢查擷取的地方。

下一篇將整理儲存屬性、計算屬性、lazy，以及屬性觀察器等，隱藏在一行變數宣告中的選項。

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