Objective-C中的BOOL你了解吗

0 前言

5月8日提交的代码在服务端编译出现了错误，而本机编译过程中没有任何问题。定位到错误日志，发现是因为错把函数参数类型BOOL写成bool（Xcode自动补全的锅#_#）引起布尔值类型转换问题。

error: incompatible block pointer types sending 'void (^__strong)(BOOL)' to parameter of type 'void (^)(bool)'

在刚接触Objective-C语法的时候，认为BOOL类型和C/C++中的bool关键字一样属于语言级别的原生类型，只是Objective-C采用了字母全大写的形式，而且clang编译器也支持C/C++，因此在编写Objective-C代码时就主动将BOOL和bool类型看作一回事。
那BOOL与bool是否真正等同呢？为什么本机与服务器编译过程中会出现两种情况呢？

1 真假布尔类型

C99标准提供了bool类型，我们可以像int/double类型一样定义布尔变量。但bool并非是关键字，它其实是一个宏定义，真正的布尔关键字是_Bool。
_Bool类型变量占1个字节空间，1表示布尔真值，0表示布尔假值。
以下代码取自于stdbool.h头文件的源代码，5-7行说明了bool只是_Bool的宏定义，并且true和false也分别定义为1和0。

// stdbool.h http://clang.llvm.org/doxygen/stdbool_8h_source.html
#ifndef __STDBOOL_H
#define __STDBOOL_H
/* Don't define bool, true, and false in C++, except as a GNU extension. */
#ifndef __cplusplus
#define bool _Bool
#define true 1
#define false 0
#elif defined(__GNUC__) && !defined(__STRICT_ANSI__)
/* Define _Bool, bool, false, true as a GNU extension. */
#define _Bool bool
#define bool  bool
#define false false
#define true  true
#endif
#define __bool_true_false_are_defined 1
#endif /* __STDBOOL_H */

既然C99中的bool只是_Bool关键字的宏定义，那Objective-C中的BOOL到底是什么呢？

// objc.h
#define OBJC_BOOL_DEFINED

/// Type to represent a boolean value.
#if (TARGET_OS_IPHONE && __LP64__)  ||  TARGET_OS_WATCH
#define OBJC_BOOL_IS_BOOL 1
typedef bool BOOL;
#else
#define OBJC_BOOL_IS_CHAR 1
typedef signed char BOOL; 
// BOOL is explicitly signed so @encode(BOOL) == "c" rather than "C" 
// even if -funsigned-char is used.
#endif

#if __has_feature(objc_bool)
#define YES __objc_yes
#define NO  __objc_no
#else
#define YES ((BOOL)1)
#define NO  ((BOOL)0)
#endif

没错，BOOL也是宏定义，在objc.h头文件的源代码中它被定义为signed char类型，见代码8-10行。（注：在64位的iPhone平台以及iWatch平台下，BOOL等价于bool，见代码5-7行）
在Objective-C代码中广泛使用的YES和NO也只是signed char类型的1和0，见代码19-20行。

2 真假值的判断

通常情况下，布尔值仅用于条件判断，因为它只有两种状态：真/假。
在C语言中，一般认为变量值等于0为假，否则值为真。比如：

// c language
if (var != 0) {
  // 真
} else {
  // 假
}

利用这个特性，很容易写出判断两个整型变量是否不相等的函数。

// c language
int different(int a, int b) {
  return a - b;
}

在C99标准出现后，可以使用bool来声明布尔类型以及条件判断，bool本质是_Bool类型关键字，_Bool类型的值只会是1或0。
如果出现其他类型变量值转换为_Bool类型，那么非0值都将被转换为1，也就是true，而0值依然是0，即false。
因此，different函数可以重写为：

// c99
bool different(int a, int b) {
  return a - b;
}
ret = different(a, b);  // 这里ret的值只可能是1(true)或0(false)

different(10, 11) == true;  //   (bool)-1 == true -> 1 == 1 真
different(256, 0) == true;  //  (bool)256 == true -> 1 == 1 真
different(11, 10) == true;  //    (bool)1 == true -> 1 == 1 真

然而，Objective-C的BOOL是signed char类型，因此BOOL类型的值范围是-128 ~ 127不只是1(YES)或0(NO)，其中0表示值为假，其余值均表示值为真。
在这种宏定义下，直接将BOOL类型的值与YES比较会出现一些意外情况，因为YES真值等于1，而BOOL类型的真值并不一定是1。
如下代码仅仅将函数返回值类型改变为BOOL类型，但却得到了错误的结果。

// Objective-C
BOOL different(int a, int b) {
  return a - b;
}

different(10, 11) == YES;  // -1 == 1 假
different(256, 0) == YES;  //  0 == 1 假
different(11, 10) == YES;  //  1 == 1 真

因为无法保证函数返回值类型为BOOL的函数一定返回了YES或者NO，所以对BOOL类型的值作判断时应该避免与真值YES直接比较。

3 总结

• bool和BOOL都是宏定义，并非关键字；bool等价于_Bool类型，BOOL在64位iOS平台或iWatch平台下等价于bool，在其余平台等价于signed char类型。
• bool和BOOL类型变量只占一个字节空间，但bool类型只有1(true)和0(false)两种值，而BOOL类型的值范围是-128 ~ 127。
• bool类型值可与true直接进行比较，而BOOL类型值与YES进行比较往往得到错误的结果。

4 Reference

• http://nshipster.cn/bool/
• https://www.bignerdranch.com/blog/bools-sharp-corners/

  Update October 2013 - On 64-bit iOS (device and simulator) BOOL is now actually bool, so the sharp corners have thankfully gone away for that platform.

• http://stackoverflow.com/questions/3016846/is-there-any-difference-between-bool-and-boolean-in-objective-c
• http://niehan.blog.techweb.com.cn/archives/228.html