無(wú)標(biāo)題文檔

原文鏈接: http://www.yifeiyang.net/iphone-development-introduction-7-from-the-c-c-language-to-objective-c-language/

Objective-C，通常寫(xiě)作ObjC和較少用的Objective C或Obj-C，是擴(kuò)充C的面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言。所以有一定C/C++語(yǔ)言基礎(chǔ)理解和掌握Objective-C也會(huì)相應(yīng)的快些。這回，我們將比較著學(xué)習(xí) Objective-C語(yǔ)言，掌握其語(yǔ)法并理解其思想。

語(yǔ)法

讓我們先來(lái)看看C++和Objective-C中對(duì)于類的宣言 :

C++


Objective-C

通過(guò)比較上面兩段代碼，從語(yǔ)法的角度上我們看到 Objective-C 語(yǔ)言有以下特點(diǎn):

• 用 #import 取代了 #include

#import 相當(dāng)于 C/C++ 語(yǔ)言中的 #include＋#pragma once。當(dāng)頭文件嵌套包含的時(shí)候，它的作用就發(fā)揮出來(lái)了。
當(dāng)某一頭文件已經(jīng)被讀取后，又一次被 #include 的時(shí)候，#pragma once 這會(huì)跳過(guò)該次讀取。
比如我們?cè)贑/C++語(yǔ)言的頭文件中常常這樣定義，就是為了實(shí)現(xiàn) #pragma once 而做的 :

• 繼承的時(shí)候沒(méi)有限定符
  繼承都是 public 的。
• 沒(méi)有構(gòu)建和虛構(gòu)函數(shù)
• 成員變量/函數(shù)沒(méi)有限定符
  成員變量缺省是 private 的，而函數(shù)是 public 的。
• 沒(méi)有const關(guān)鍵字
• 沒(méi)有virtual關(guān)鍵字
  Objec tive-C 中函數(shù)缺省的就是 virtual 的。

接下來(lái)再看看具體的實(shí)現(xiàn) :

C++

Objective-C

• 實(shí)例方法

方法前面的“-”是實(shí)例方法（類似于C++中的類成員函數(shù)）

• 類方法

前綴為“+”的是類方法（類似于C++中的靜態(tài)成員函數(shù)，或者是全局函數(shù)）

• 類變量

與C/C++語(yǔ)言中的靜態(tài)變量一樣，Objective-C 中的類變量就是以 static 聲明的變量。（只在當(dāng)前定義文件中有效）
如果子類也想?yún)⒄崭割愔械念愖兞康臅r(shí)候，須定義屬性參照方法（類方法）。（這與面向?qū)ο笾械姆庋b概念有所背馳，降低了 凝聚度 ）

• 單一繼承

Objective-C 與 Java 語(yǔ)言一樣，都是單一繼承。 如果想實(shí)現(xiàn)多重繼承，可以只用類似Java 中 implements 的方法。（Objective-C 中叫做 protocol）

• 發(fā)送消息

Objective-C 中類似于C/C++中函數(shù)調(diào)用的地方都被稱作“ 發(fā)送消息 ”。調(diào)用某個(gè)函數(shù)，被稱為發(fā)送了某個(gè)消息。其形式如下圖所示 :

Objective-C的發(fā)送消息

• 方法，SEL，方法實(shí)現(xiàn)

Objective-C 中方法，SEL型，實(shí)現(xiàn)的關(guān)系如如下圖所示 :

Objective-C的方法

概念

SEL，IMP的定義

接下來(lái)，我們來(lái)看看 Objective-C 語(yǔ)言中的頭文件 objc.h 的定義 :

id
id和void *并非完全一樣。 在上面的代碼中，id是指向struct objc_object的一個(gè)指針，這個(gè)意思基本上是說(shuō)，id是一個(gè)指向任何一個(gè)繼承了Object（或者NSObject）類的對(duì)象。 需要注意的是id 是一個(gè)指針，所以你在使用id的時(shí)候不需要加星號(hào)。 比如id foo=nil定義了一個(gè)nil指針，這個(gè)指針指向NSObject的一個(gè)任意子類。而id *foo=nil則定義了一個(gè)指針，這個(gè)指針指向另一個(gè)指針，被指向的這個(gè)指針指向NSObject的一個(gè)子類。

nil
nil和C語(yǔ)言的NULL相同，在objc/objc.h中定義。 nil表示一個(gè)Objctive-C對(duì)象，這個(gè)對(duì)象的 指針指向空 （沒(méi)有東西就是空）。
Nil
首字母大寫(xiě)的Nil和nil有一點(diǎn)不一樣， Nil定義一個(gè) 指向空的類 （是Class，而不是對(duì)象）。
SEL
SEL是“selector”的一個(gè)類型，表示一個(gè)方法的名字。比如以下方法：

-[Foo count] 和 -[Bar count] 使用同一個(gè)selector，它們的selector叫做count。

在上面的頭文件里我們看到， SEL是指向 struct objc_selector的指針， 但是objc_selector是什么呢？那么實(shí)際上，你使用GNU Objective-C的運(yùn)行時(shí)間庫(kù)和NeXT Objective-C的運(yùn)行運(yùn)行時(shí)間庫(kù)（Mac OS X使用NeXT的運(yùn)行時(shí)間庫(kù)）時(shí),它們的定義是不一樣的。實(shí)際上Mac OSX僅僅將SEL映射為C字符串。比如，我們定義一個(gè)Foo的類，這個(gè)類帶有一個(gè)- (int) blah方法，那么以下代碼：

會(huì)輸出為 SEL=blah。 說(shuō)白了SEL就是 返回方法名 。

這樣的機(jī)制大大的增加了我們的程序的靈活性，我們可以通過(guò)給一個(gè)方法傳遞SEL參數(shù)，讓這個(gè)方法動(dòng)態(tài)的執(zhí)行某一個(gè)方法；我們也可以通過(guò)配置文件指定需要執(zhí)行的方法，程序讀取配置文件之后把方法的字符串翻譯成為SEL變量然后給相應(yīng)的對(duì)象發(fā)送這個(gè)消息。

在 Objective-C 運(yùn)行時(shí)庫(kù)中，selector 是作為數(shù)組來(lái)管理的。這都是從效率的角度出發(fā)：函數(shù)調(diào)用的時(shí)候，不是通過(guò)方法名字比較而是指針值的比較來(lái)查找方法，由于整數(shù)的查找和匹配比字符串要快得多，所以這樣可以在某種程度上提高執(zhí)行的效率。

這樣就必須保證所有類中的 selector 須指向同一實(shí)體（數(shù)組）。一旦有新的類被定義，其中的 selector 也需要映射到這個(gè)數(shù)組中。

實(shí)際情況下，總共有兩種 selector 的數(shù)組： 預(yù)先定義好的 內(nèi)置selector數(shù)組 和 用于 動(dòng)態(tài)追加的selector數(shù)組 。

• 內(nèi)置selector

簡(jiǎn)單地說(shuō)，內(nèi)置的selector就是一個(gè)大的字符串?dāng)?shù)組。定義在objc-sel-table.h文件中:

可以看到，數(shù)組的大小NUM_BUILTIN_SELS定義為 16371 。字符串按照字母順序排序，簡(jiǎn)單的都是為了運(yùn)行時(shí)檢索的速度（ 二分法查找 ）。 從定義好的 selector 名稱我們可以看到一些新的方法名稱，比如 CIConetext，CI開(kāi)頭的方法是由Tiger開(kāi)始導(dǎo)入的程序庫(kù)。
每次系統(tǒng)更新的時(shí)候，這個(gè)數(shù)組也是需要更新的。

• 動(dòng)態(tài)追加selector

另一個(gè)用于動(dòng)態(tài)追加的 selector,其定義在 objc-sel.m 和 objc-sel-set.m 文件中 新的 selector 都被追加到 _buckets 成員中，其中追加和搜索 使用 Hash 算法 。

IMP

從上面的頭文件中我們可以看到，IMP定義為

這樣說(shuō)來(lái)， IMP是一個(gè) 指向函數(shù)的指針 ，這個(gè)被指向的函數(shù)包括id(“self”指針)，調(diào)用的SEL（方法名），再加上一些其他參數(shù)。說(shuō)白了IMP就是 實(shí)現(xiàn)方法 。

我們?nèi)〉昧撕瘮?shù)指針之后， 也就意味著我們?nèi)〉昧藞?zhí)行的時(shí)候的這段方法的代碼的 入口 ，這樣我們就可以像普通的C語(yǔ)言函數(shù)調(diào)用一樣使用這個(gè)函數(shù)指針。 當(dāng) 然我們可以把函數(shù)指針作為參數(shù)傳遞到其他的方法，或者實(shí)例變量里面，從而獲得極大的動(dòng)態(tài)性。我們獲得了動(dòng)態(tài)性，但是付出的代價(jià)就是編譯器不知道我們要執(zhí)行 哪一個(gè)方法所以在編譯的時(shí)候不會(huì)替我們找出錯(cuò)誤，我們只有執(zhí)行的時(shí)候才知道，我們寫(xiě)的函數(shù)指針是否是正確的。所以，在使用函數(shù)指針的時(shí)候要非常準(zhǔn)確地把握 能夠出現(xiàn)的所有可能，并且做出預(yù)防。尤其是當(dāng)你在寫(xiě)一個(gè)供他人調(diào)用的接口API的時(shí)候，這一點(diǎn)非常重要。

方法的定義

在頭文件 objc-class.h 中，有方法的定義 :

這個(gè)定義看上去包括了我們上面說(shuō)過(guò)的其他類型。也就是說(shuō)，Method（我們常說(shuō)的方法）表示一種類型，這種類型與selector和實(shí)現(xiàn)(implementation)相關(guān)。

最初的SEL是方法的名稱method_name。char型的method_types表示方法的參數(shù)。最后的IMP就是實(shí)際的函數(shù)指針，指向函數(shù)的實(shí)現(xiàn)。

Class的定義

Class（類）被定義為一個(gè)指向struct objc_class的指針，在objc/objc-class.h中它是這么定義的：

由以上的結(jié)構(gòu)信息，我們可以像類似于C語(yǔ)言中結(jié)構(gòu)體操作一樣來(lái)使用成員。比如下面取得類的名稱:

發(fā)送消息與函數(shù)調(diào)用的不同

Objective-C的消息傳送如下圖所示 :

發(fā)送消息的過(guò)程，可以總結(jié)為以下內(nèi)容 :

• 首先，指定調(diào)用的方法
• 為了方法調(diào)用，取得 selector

源代碼被編譯以后，方法被解釋為 selector。這里的 selector 只是單純的字符串。

• 消息發(fā)送給對(duì)象B

消息傳送使用到了 objc_msgSend 運(yùn)行時(shí)API。這個(gè)API只是將 selector 傳遞給目標(biāo)對(duì)象B。

• 從 selector 取得實(shí)際的方法實(shí)現(xiàn)

首先，從對(duì)象B取得類的信息，查詢方法的實(shí)現(xiàn)是否被緩存（上面類定義中的struct objc_cache *cache;）。如果沒(méi)有被緩 存，則在方法鏈表中查詢（上面類定義中的struct objc_method_list **methodLists;）。

• 執(zhí)行

利用函數(shù)指針，調(diào)用方法的實(shí)現(xiàn)。這時(shí)，第一個(gè)參數(shù)是對(duì)象實(shí)例，第二個(gè)是 selector。

• 傳送返回值

利用 objc_msgSend API 經(jīng)方法的返回值傳送回去。

簡(jiǎn)單地從上面發(fā)送消息的過(guò)程可以看到，最終還是以函數(shù)指針的方式調(diào)用了函數(shù)。為什么特意花那么大的功夫繞個(gè)大圈子呢？

這些年，隨著程序庫(kù)尺寸的擴(kuò)大，動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的使用已經(jīng)非常普遍。就是說(shuō)，應(yīng)用程序本身并不包括庫(kù)代碼，而是在啟動(dòng)時(shí)或者運(yùn)行過(guò)程中動(dòng)態(tài)加載程序庫(kù)。這樣一來(lái)一方面可以減小程序大小，另一方面可以提升了代碼重用（不用再造輪子）。但是，隨之帶來(lái)了向下兼容的問(wèn)題。

如果程序庫(kù)反復(fù)升級(jí)，添加新的方法的時(shí)候，開(kāi)發(fā)者與用戶間必須保持一致的版本，否則將產(chǎn)生運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤。一般，解決這個(gè)問(wèn)題是，調(diào)用新定義的方法的時(shí) 候，實(shí)現(xiàn)檢查當(dāng)前系統(tǒng)中是否存在新方法的實(shí)現(xiàn)。如果沒(méi)有，跳過(guò)它或者簡(jiǎn)單地產(chǎn)生警告信息。 Objective-C中的respondsToSelector:方法就可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)這樣的動(dòng)作。

但是，這并不是萬(wàn)全的解決方案。如果應(yīng)用程序與新的動(dòng)態(tài)程序庫(kù)（含有新定義的API）一起編譯后，新定義的API符號(hào)也被包含進(jìn)去。而這樣的應(yīng)用程 序放到比較舊的系統(tǒng)（舊的動(dòng)態(tài)程序庫(kù)）中運(yùn)行的時(shí)候，因?yàn)檎也坏芥溄臃?hào)，程序?qū)⒉荒軉?dòng)。這就是 win32系統(tǒng)中常見(jiàn)的「DLL地域」。

為了解決這個(gè)問(wèn)題， Objective-C 編譯得到的二進(jìn)制文件中，函數(shù)是作為 selector 來(lái)保存的 。就是說(shuō)，不管調(diào)用什么函數(shù)，二進(jìn)制文件中不會(huì)包含符號(hào)信息。為了驗(yàn)證 Objective-C 編譯的二進(jìn)制文件是否包含符號(hào)信息，這里用 nm 命令來(lái)查看。

源代碼如下 :

這里調(diào)用了 alloc、initWithString:、length 等方法。

可以看到，這里沒(méi)有alloc、initWithString:、length3個(gè)方法的符號(hào)。所以，即使我們添加了新的方法，也可以在任何新舊系 統(tǒng)中運(yùn)行。當(dāng)然，函數(shù)調(diào)用之前，需要使用 respondsToSelector: 來(lái)確定方法是否存在。正是這樣的特性，使得程序可以運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)地查詢要執(zhí)行的方法，提高了 Objective-C 語(yǔ)言的柔韌性。

Target-Action Paradigm

Objective-C 語(yǔ)言中，GUI控件對(duì)象間的通信利用 Target-Action Paradigm。不像其他事件驅(qū)動(dòng)的 GUI 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的那樣，需要以回調(diào)函數(shù)的形式注冊(cè)消息處理函數(shù)（Win32/MFC，Java AWT, X Window）。Target-Action Paradigm 完全是面向?qū)ο蟮氖录鬟f機(jī)制。

例如用戶點(diǎn)擊菜單的事件，用Target-Action Paradigm來(lái)解釋就是，調(diào)用菜單中被設(shè)定目標(biāo)的Action。這個(gè)Action對(duì)應(yīng)的方法不一定需要實(shí)現(xiàn)。目標(biāo)與Action的指定與方法的實(shí)現(xiàn)沒(méi) 有關(guān)系，源代碼編譯的時(shí)候不會(huì)檢測(cè)，只是在運(yùn)行時(shí)確認(rèn)（參考前面消息傳送的機(jī)制）。

運(yùn)行時(shí)，通過(guò) respondsToSelector: 方法來(lái)檢查實(shí)現(xiàn)的情況。如果有實(shí)現(xiàn)，那么使用 performSelector:withObject: 來(lái)調(diào)用具體的Action，像是下面的代碼:

通過(guò)這樣的架構(gòu)，利用 setTarget: 可以更該其他的目標(biāo)，或者 setAction: 變換不同的Action。實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的方法調(diào)用。

從C/C++語(yǔ)言到Objective-C語(yǔ)言