什么是Objective-C

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Objective-C，簡稱OC，是一種通用、高級、面向?qū)ο蟮木幊陶Z言。它擴(kuò)展了標(biāo)準(zhǔn)的ANSI C編程語言，

將Smalltalk式的消息傳遞機(jī)制加入到ANSI C中。當(dāng)前主要支持的編譯器有GCC和Clang（采用LLVM作為后端）。

Objective-C的商標(biāo)權(quán)屬于蘋果公司，蘋果公司也是這個編程語言的主要開發(fā)者。

蘋果在開發(fā)NeXTSTEP操作系統(tǒng)時使用了Objective-C，之后被OS X和iOS繼承下來。

現(xiàn)在Objective-C與Swift是OS X和iOS操作系統(tǒng)、及與其相關(guān)的API、Cocoa和Cocoa Touch的主要編程語言。

Objective-C是C語言的嚴(yán)格超集。這意味著任何C語言程序不經(jīng)修改就可以直接通過Objective-C編譯器，

在Objective-C中使用C語言代碼也是完全合法的。Objective-C被描述為蓋在C語言上的薄薄一層，

因為Objective-C的原意就是在C語言主體上加入面向?qū)ο蟮奶匦?。OC項目中常用的拓展名如下：

擴(kuò)展名 內(nèi)容類型

.h  頭文件。頭文件包含類，類型，函數(shù)和常數(shù)的聲明。

.m  源代碼文件。這是典型的源代碼文件擴(kuò)展名，可以包含 Objective-C 和 C 代碼。

.mm 源代碼文件。帶有這種擴(kuò)展名的源代碼文件，除了可以包含Objective-C和C代碼以外還可以包含C++代碼。僅在你的Objective-C代碼中確實需要使用C++類或者特性的時候才用這種擴(kuò)展名。

Hello, World!

學(xué)習(xí)任何一門語言之前，基本都需要做的就是編寫并運行一個HelloWorld程序，對于OC而言則是如下：

#import

int main (int argc, const char * argv[])

{

@autoreleasepool {

    NSLog (@"Hello, World!");

}

return 0;

}

使用clang進(jìn)行編譯：

clang -framework Foundation hello.m -o hello

運行：

$ ./hello

2019-04-05 09:33:22.579 hello[75742:3312942] Hello, World!

So easy！我們學(xué)習(xí)Objective-C時記住要重點關(guān)注概念而不是具體的語言細(xì)節(jié)，避免陷入學(xué)而無用的境地。

關(guān)鍵概念

消息傳遞

Objective-C最大的特色是承自Smalltalk的消息傳遞模型（message passing），

此機(jī)制與今日C++式之主流風(fēng)格差異甚大。 Objective-C里，與其說對象互相調(diào)用方法，

不如說對象之間互相傳遞消息更為精確。此二種風(fēng)格的主要差異在于調(diào)用方法/消息傳遞這個動作。

C++里類別與方法的關(guān)系嚴(yán)格清楚，一個方法必定屬于一個類別，而且在編譯時（compile time）

就已經(jīng)緊密綁定，不可能調(diào)用一個不存在類別里的方法。但在Objective-C，類別與消息的關(guān)系比較松散，

調(diào)用方法視為對對象發(fā)送消息，所有方法都被視為對消息的回應(yīng)。所有消息處理直到運行時（runtime）

才會動態(tài)決定，并交由類別自行決定如何處理收到的消息。也就是說，一個類別不保證一定會回應(yīng)收到的消息，

如果類別收到了一個無法處理的消息，程序只會拋出異常，不會出錯或崩潰。

C++里，送一個消息給對象（或者說調(diào)用一個方法）的語法如下：

obj.method(argument);

Objective-C則寫成：

[obj method: argument];

此二種風(fēng)格各有優(yōu)劣。C++強(qiáng)制要求所有的方法都必須有對應(yīng)的動作，且編譯期綁定使得函數(shù)調(diào)用非?？焖?。

缺點是僅能借由virtual關(guān)鍵字提供有限的動態(tài)綁定能力。Objective-C天生即具備鴨子類型之動態(tài)綁定能力，

因為運行期才處理消息，允許發(fā)送未知消息給對象?？梢运拖⒔o整個對象集合而不需要一一檢查每個對象的類型，

也具備消息轉(zhuǎn)送機(jī)制。同時空對象nil接受消息后默認(rèn)為不做事，所以送消息給nil也不用擔(dān)心程序崩潰。

字符串

作為C語言的超集，Objective-C 支持 C 語言字符串方面的約定。也就是說，單個字符被單引號包括，

字符串被雙引號包括。然而，大多數(shù)Objective-C通常不使用C語言風(fēng)格的字符串。

反之，大多數(shù)框架把字符串傳遞給NSString對象。NSString類提供了字符串的類包裝，

包含了所有你期望的優(yōu)點，包括對保存任意長度字符串的內(nèi)建內(nèi)存管理機(jī)制，支持Unicode，printf風(fēng)格的格式化工具，

等等。因為這種字符串使用的非常頻繁，Objective-C提供了一個助記符@可以方便地從常量值創(chuàng)建NSString對象。

如下面的例子所示：

// 從一個C語言字符串創(chuàng)建Objective-C字符串

NSString*  fromCString = [NSString stringWithCString:"A C string"

encoding:NSASCIIStringEncoding];

// 使用助記符@

NSString* name = @"PANN";

NSString* line = [NSString stringWithFormat:@"Hello, %s\n", @"String"];

類(class)

類是面向?qū)ο笳Z言中最重要的一個概念，Objective-C同樣支持類。下圖是一個名為MyClass的類聲明介紹：

class.png

聲明

遵循C語言的規(guī)范，類聲明一般定義在.h頭文件中。類聲明以關(guān)鍵字@interface作為開始，@end作為結(jié)束。

其中類方法前的+號表示類方法，-號表示實例方法。一個對應(yīng)的C++類定義如下：

public MyClass : NSObject {

protected:

int count;

id data;

NSString *name;

public:

id intWithString(NSString *aName);

static MyClass createMyClassWithString(NSString aName);

};

實現(xiàn)

遵循C語言的規(guī)范，類實現(xiàn)一般定義在對應(yīng)的.m文件中。類實現(xiàn)包含了公開方法的實現(xiàn)，

以及定義私有（private） 變量及方法。 以關(guān)鍵字@implementation作為區(qū)塊起頭，@end結(jié)尾。

上述類的一個實現(xiàn)如下：

@implementation MyClass {

NSString *secret;

-(id) initWithString: (NSString*)aName {

self.name = aName;

return 0;

}

+(MyClass)createMyClassWithString:(NSString*)aName {

MyClass * my = [[MyClass alloc] init];

my.name = aName;

return my;

}

}

頭文件（類聲明）中定義的屬性默認(rèn)為protected，方法為public。而類實現(xiàn)中定義的屬性為private。

當(dāng)然也可以使用@public、@private等助記符來覆蓋默認(rèn)行為。

實例化

實例化即創(chuàng)建對象。Objective-C創(chuàng)建對象需通過alloc以及init兩個消息。alloc的作用是分配內(nèi)存，

init則是初始化對象。 init與alloc都是定義在NSObject里的方法，父對象收到這兩個信息并做出正確回應(yīng)后，

新對象才創(chuàng)建完畢。如上述類中：

MyClass * my = [[MyClass alloc] init];

在Objective-C 2.0里，若創(chuàng)建對象不需要參數(shù)，則可直接使用new：

MyClass * my = [MyClass new];

僅僅是語法上的精簡，效果完全相同。

若要自己定義初始化的過程，可以重寫init方法，來添加額外的工作。（用途類似C++ 的構(gòu)造函數(shù)constructor），

如下：

• (id) init {

  if ( self=[super init] ) {  // 必須調(diào)用父類的init

  // do something here ...

  }

  return self;

}

方法(method)

在上節(jié)介紹類的時候已經(jīng)見過了一些方法的定義和使用，第一次接觸Objective-C的人肯定會覺得很奇怪（比如我就覺得這語法比Golang還奇葩），

但是只要接收了這種設(shè)定，還是可以慢慢習(xí)慣的。

聲明

下圖為Objective-C內(nèi)置數(shù)組類型的insertObject方法聲明：

method.png

方法實際的名字(insertObject:atIndex:)是所有方法標(biāo)識關(guān)鍵的級聯(lián)，包含了冒號。冒號表明了參數(shù)的出現(xiàn)。

如果方法沒有參數(shù)，你可以省略第一個(也是唯一的)方法標(biāo)識關(guān)鍵字后面的冒號。本例中，這個方法有兩個參數(shù)。

該函數(shù)轉(zhuǎn)換成類似的C++表示如下：

void insertObject:atIndex:(id anObject, NSUInteger index);

調(diào)用

調(diào)用一個方法實際上就是傳遞消息到對應(yīng)的對象。這里消息就是方法標(biāo)識符以及傳遞給方法的參數(shù)信息。

發(fā)送給對象的所有消息都會動態(tài)分發(fā)，這樣有利于實現(xiàn)Objective-C類的多態(tài)行為。

也就是說，如果子類定義了跟父類的具有相同標(biāo)識符的方法，那么子類首先收到消息，

然后可以有選擇的把消息轉(zhuǎn)發(fā)（也可以不轉(zhuǎn)發(fā)）給他的父類。

消息被中括號( [ 和 ] )包括。括號中接收消息的對象在左邊，消息及其參數(shù)在右邊。

例如，給myArray變量傳遞消息insertObject:atIndex:消息，可以使用如下的語法：

[myArray insertObject:anObj atIndex:0];

消息允許嵌套。也就是說，假如你有一個myAppObject對象，該對象有g(shù)etArray方法獲取數(shù)組，

有g(shù)etObjectToInsert方法獲取元素，那么嵌套的消息可以寫成：

[[myAppObject getArray] insertObject:[myAppObject getObjectToInsert] atIndex:0];

屬性(attribute)

屬性沒什么好說的，和C++的類屬性類似。不過在Objective-C 2.0引入了新的語法以聲明變量為屬性，

并包含一可選定義以配置訪問方法的生成。屬性總是為公共的，其目的為提供外部類訪問（也可能為只讀）

類的內(nèi)部變量的方法。屬性可以被聲明為“readonly”，即只讀的，也可以提供儲存方法包括“assign”，

“copy”或“retain”（簡單的賦值、復(fù)制或增加1引用計數(shù)）。默認(rèn)的屬性是原子的，

即在訪問時會加鎖以避免多線程同時訪問同一對象，也可以將屬性聲明為“nonatomic”（非原子的），

避免產(chǎn)生鎖。

定義屬性的例子如下：

@interface Person : NSObject {

@public

    NSString *name;

@private

    int age;

}

@property(copy) NSString *name;

@property(readonly) int age;

-(id)initWithAge:(int)age;

@end

synthesize

屬性的訪問方法由@synthesize關(guān)鍵字來實現(xiàn)，它由屬性的聲明自動的產(chǎn)生一對訪問方法。

另外，也可以選擇使用@dynamic關(guān)鍵字表明訪問方法為手動提供。

@implementation Person

@synthesize name;

@dynamic age;

-(id)initWithAge:(int)initAge

{

age = initAge; // 注意：直接賦給成員變量，而非屬性

return self;

}

-(int)age

{

return 18; // 注意：并非返回真正的年齡

}

@end

訪問

屬性可以利用傳統(tǒng)的消息表達(dá)式、點表達(dá)式或"valueForKey:"/"setValue:forKey:"方法對來訪問。如下：

Person *aPerson = [[Person alloc] initWithAge: 53];

// 修改屬性

aPerson.name = @"Steve";

[aPerson setName: @"Steve"];

// 讀取屬性

NSString *tmp;

tmp = [aPerson name]; // 消息表達(dá)式

tmp = aPerson.name;  // 點表達(dá)式

tmp = aPerson->name;  // 直接訪問成員變量

tmp = [aPerson valueForKey:@"name"]; // property訪問

協(xié)議(Protocol)

協(xié)議是一組沒有實現(xiàn)的方法列表，任何的類均可采納協(xié)議并具體實現(xiàn)這組方法。簡而言之就是接口，

可以類比Java的interface，或者C++的純虛函數(shù)，表述一種is-a的概念。

協(xié)議以關(guān)鍵字@protocol作為區(qū)塊起始，@end結(jié)束，中間為方法列表。如下：

@protocol Mutex

• (void)lock;

• (void)unlock;

@end

若要聲明實現(xiàn)該協(xié)議，可以使用尖括號<>，如下：

@interface SomeClass : SomeSuperClass

@end

一旦SomeClass表明他采納了Mutex協(xié)議，SomeClass就有義務(wù)實現(xiàn)Mutex協(xié)議中的兩個方法：

@implementation SomeClass

• (void)lock {

  // 實現(xiàn)lock方法

}

• (void)unlock {

  // 實現(xiàn)unlock方法

}

@end

動態(tài)類型

類似于Smalltalk，Objective-C具備動態(tài)類型：即消息可以發(fā)送給任何對象實體，無論該對象實體的公開接口中有沒有對應(yīng)的方法。

雖然Objective-C具備動態(tài)類型的能力， 但編譯期的靜態(tài)類型檢查依舊可以應(yīng)用到變量上。

以下三種聲明在運行時效力是完全相同的， 但是三種聲明提供了一個比一個更明顯的類型信息，

附加的類型信息讓編譯器在編譯時可以檢查變量類型，并對類型不符的變量提出警告。

下面三個方法，差異僅在于參數(shù)的形態(tài)：

• setMyValue1:(id) foo;

• setMyValue2:(id ) foo;

• setMyValue3:(NSNumber*) foo;

Objective-C中的id類型類似于void指針，但是被嚴(yán)格限制只能使用在對象上。

消息轉(zhuǎn)發(fā)

一個對象收到消息之后，他有三種處理消息的可能手段，第一是回應(yīng)該消息并運行方法，若無法回應(yīng)，

則可以轉(zhuǎn)發(fā)消息給其他對象，若以上兩者均無，就要處理無法回應(yīng)而拋出的例外。只要進(jìn)行三者之其一，

該消息就算完成任務(wù)而被丟棄。若對"nil"（空對象指針）發(fā)送消息，該消息通常會被忽略，

只不過對于某些編譯器選項可能會拋出異常。

Objective-C運行時在Object中定義了一對方法：

轉(zhuǎn)發(fā)方法：

• (retval_t) forward:(SEL) sel :(arglist_t) args; // with GCC

• (id) forward:(SEL) sel :(marg_list) args; // with NeXT/Apple systems

響應(yīng)方法：

• (retval_t) performv:(SEL) sel :(arglist_t) args;  // with GCC

• (id) performv:(SEL) sel :(marg_list) args; // with NeXT/Apple systems

GCC和NeXT/Apple編譯器的區(qū)別是返回值和參數(shù)類型不同。

希望實現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)的對象只需用新的方法覆蓋以上方法來定義其轉(zhuǎn)發(fā)行為而無需重寫響應(yīng)方法performv::，

因為后者只是單純的對響應(yīng)對象發(fā)送消息并傳遞參數(shù)。其中，SEL類型是Objective-C中消息的類型。

類別(Category)

Objective-C借用并擴(kuò)展了Smalltalk實現(xiàn)中的"分類"概念，用以幫助達(dá)到分解代碼的目的。

一個分類可以將方法的實現(xiàn)分解進(jìn)一系列分離的文件。程序員可以將一組相關(guān)的方法放進(jìn)一個分類，

使程序更具可讀性。舉例來講，可以在字符串類中增加一個名為"拼寫檢查"的分類，

并將拼寫檢查的相關(guān)代碼放進(jìn)這個分類中。

分類中的方法是在運行時被加入類中的，這一特性允許程序員向現(xiàn)存的類中增加方法，

而無需持有原有的代碼， 或是重新編譯原有的類。

例如若系統(tǒng)提供的字符串類的實現(xiàn)中不包含拼寫檢查的功能，可以增加這樣的功能而無需更改原有的字符串類的代碼。

在運行時，分類中的方法與類原有的方法并無區(qū)別，其代碼可以訪問包括私有類成員變量在內(nèi)的所有成員變量。

若分類聲明了與類中原有方法同名的函數(shù)，則分類中的方法會被調(diào)用。因此分類不僅可以增加類的方法，

也可以代替原有的方法。這個特性可以用于修正原有代碼中的錯誤，更可以從根本上改變程序中原有類的行為。

若兩個分類中的方法同名，則被調(diào)用的方法是不可預(yù)測的。

分類的聲明如下：

@interface ClassName (CategoryName)

@end

下面是一個具體的例子，通過MyAdditions分類，動態(tài)的給NSString類中添加getCopyRightString方法：

#import

@interface NSString(MyAdditions)

+(NSString *)getCopyRightString;

@end

@implementation NSString(MyAdditions)

+(NSString *)getCopyRightString {

return @"Copyright evilpan.com 2019";

}

@end

int main(int argc, const char * argv[]) {

NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];

NSString *copyrightString = [NSString getCopyRightString];

NSLog(@"Accessing Category: %@", copyrightString);

[pool drain];

return 0;

}