从C/C++语言到Objective-C语言

2016-12-14 09:55:58来源:http://blog.csdn.net/zhanglei5415/article/details/6107176作者:zhanglei5415人点击

无标题文档



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



Objective-C,通常写作ObjC和较少用的Objective C或Obj-C,是扩充C的面向对象编程语言。所以有一定C/C++语言基础理解和掌握Objective-C也会相应的快些。这回,我们将比较着学习
Objective-C语言,掌握其语法并理解其思想。



语法



让我们先来看看C++和Objective-C中对于类的宣言 :


C++



Objective-C



通过比较上面两段代码,从语法的角度上我们看到 Objective-C 语言有以下特点:


用 #import 取代了 #include


#import 相当于 C/C++
语言中的 #include+#pragma once。当头文件嵌套包含的时候,它的作用就发挥出来了。


当某一头文件已经被读取后,又一次被 #include 的时候,#pragma once 这会跳过该次读取。
比如我们在C/C++语言的头文件中常常这样定义,就是为了实现 #pragma once 而做的 :





继承的时候没有限定符
继承都是 public 的。
没有构建和虚构函数
成员变量/函数没有限定符
成员变量缺省是 private 的,而函数是 public 的。
没有const关键字
没有virtual关键字
Objec
tive-C 中函数缺省的就是 virtual 的。


接下来再看看具体的实现 :



C++


Objective-C



实例方法


方法前面的“-”是实例方法(类似于C++中的类成员函数)


类方法


前缀为“+”的是类方法(类似于C++中的静态成员函数,或者是全局函数)


类变量


与C/C++语言中的静态变量一样,Objective-C 中的类变量就是以 static
声明的变量。(只在当前定义文件中有效)
如果子类也想参照父类中的类变量的时候,须定义属性参照方法(类方法)。(这与面向对象中的封装概念有所背驰,降低了凝聚度


单一继承


Objective-C 与 Java 语言一样,都是单一继承。
如果想实现多重继承,可以只用类似Java 中 implements 的方法。(Objective-C
中叫做 protocol)


发送消息


Objective-C 中类似于C/C++中函数调用的地方都被称作“发送消息
”。调用某个函数,被称为发送了某个消息。其形式如下图所示
:




Objective-C的发送消息


方法,SEL,方法实现


Objective-C 中方法,SEL型,实现的关系如如下图所示 :
Objective-C的方法



概念



SEL,IMP的定义



接下来,我们来看看 Objective-C 语言中的头文件 objc.h 的定义 :


id
id和void *并非完全一样。
在上面的代码中,id是指向struct objc_object的一个指针,这个意思基本上是说,id是一个指向任何一个继承了Object(或者NSObject)类的对象。需要注意的是id
是一个指针,所以你在使用id的时候不需要加星号。

比如id foo=nil定义了一个nil指针,这个指针指向NSObject的一个任意子类。而id *foo=nil则定义了一个指针,这个指针指向另一个指针,被指向的这个指针指向NSObject的一个子类。
nil
nil和C语言的NULL相同,在objc/objc.h中定义。nil表示一个Objctive-C对象,这个对象的指针指向空
(没有东西就是空)。
Nil
首字母大写的Nil和nil有一点不一样,Nil定义一个指向空的类
(是Class,而不是对象)。
SEL
SEL是“selector”的一个类型,表示一个方法的名字。比如以下方法:


-[Foo count] 和 -[Bar count] 使用同一个selector,它们的selector叫做count。



在上面的头文件里我们看到,SEL是指向 struct objc_selector的指针,
但是objc_selector是什么呢?那么实际上,你使用GNU Objective-C的运行时间库和NeXT
Objective-C的运行运行时间库(Mac OS X使用NeXT的运行时间库)时,它们的定义是不一样的。实际上Mac OSX仅仅将SEL映射为C字符串。比如,我们定义一个Foo的类,这个类带有一个-
(int) blah方法,那么以下代码:



会输出为 SEL=blah。说白了SEL就是返回方法名



这样的机制大大的增加了我们的程序的灵活性,我们可以通过给一个方法传递SEL参数,让这个方法动态的执行某一个方法;我们也可以通过配置文件指定需要执行的方法,程序读取配置文件之后把方法的字符串翻译成为SEL变量然后给相应的对象发送这个消息。



在 Objective-C 运行时库中,selector 是作为数组来管理的。这都是从效率的角度出发:函数调用的时候,不是通过方法名字比较而是指针值的比较来查找方法,由于整数的查找和匹配比字符串要快得多,所以这样可以在某种程度上提高执行的效率。



这样就必须保证所有类中的 selector 须指向同一实体(数组)。一旦有新的类被定义,其中的 selector 也需要映射到这个数组中。



实际情况下,总共有两种 selector 的数组:预先定义好的内置selector数组


用于
动态追加的selector数组


内置selector


简单地说,内置的selector就是一个大的字符串数组。定义在objc-sel-table.h文件中:
可以看到,数组的大小NUM_BUILTIN_SELS定义为16371
。字符串按照字母顺序排序,简单的都是为了运行时检索的速度(二分法查找
)。

从定义好的 selector 名称我们可以看到一些新的方法名称,比如 CIConetext,CI开头的方法是由Tiger开始导入的程序库。
每次系统更新的时候,这个数组也是需要更新的。


动态追加selector


另一个用于动态追加的 selector,其定义在 objc-sel.m 和 objc-sel-set.m
文件中
新的 selector 都被追加到 _buckets 成员中,其中追加和搜索使用
Hash 算法




IMP


从上面的头文件中我们可以看到,IMP定义为



这样说来,IMP是一个指向函数的指针
,这个被指向的函数包括id(“self”指针),调用的SEL(方法名),再加上一些其他参数。说白了IMP就是实现方法



我们取得了函数指针之后,也就意味着我们取得了执行的时候的这段方法的代码的入口
,这样我们就可以像普通的C语言函数调用一样使用这个函数指针。

当 然我们可以把函数指针作为参数传递到其他的方法,或者实例变量里面,从而获得极大的动态性。我们获得了动态性,但是付出的代价就是编译器不知道我们要执行
哪一个方法所以在编译的时候不会替我们找出错误,我们只有执行的时候才知道,我们写的函数指针是否是正确的。所以,在使用函数指针的时候要非常准确地把握 能够出现的所有可能,并且做出预防。尤其是当你在写一个供他人调用的接口API的时候,这一点非常重要。



方法的定义



在头文件 objc-class.h 中,有方法的定义 :






这个定义看上去包括了我们上面说过的其他类型。也就是说,Method(我们常说的方法)表示一种类型,这种类型与selector和实现(implementation)相关。



最初的SEL是方法的名称method_name。char型的method_types表示方法的参数。最后的IMP就是实际的函数指针,指向函数的实现。



Class的定义



Class(类)被定义为一个指向struct objc_class的指针,在objc/objc-class.h中它是这么定义的:



由以上的结构信息,我们可以像类似于C语言中结构体操作一样来使用成员。比如下面取得类的名称:



发送消息与函数调用的不同



Objective-C的消息传送如下图所示 :






发送消息的过程,可以总结为以下内容 :


首先,指定调用的方法
为了方法调用,取得 selector


源代码被编译以后,方法被解释为 selector。这里的 selector 只是单纯的字符串。


消息发送给对象B


消息传送使用到了 objc_msgSend 运行时API。这个API只是将 selector
传递给目标对象B。


从 selector 取得实际的方法实现


首先,从对象B取得类的信息,查询方法的实现是否被缓存(上面类定义中的struct objc_cache
*cache;)。如果没有被缓
存,则在方法链表中查询(上面类定义中的struct
objc_method_list **methodLists;)。


执行


利用函数指针,调用方法的实现。这时,第一个参数是对象实例,第二个是 selector。


传送返回值


利用 objc_msgSend API 经方法的返回值传送回去。



简单地从上面发送消息的过程可以看到,最终还是以函数指针的方式调用了函数。为什么特意花那么大的功夫绕个大圈子呢?



这些年,随着程序库尺寸的扩大,动态链接库的使用已经非常普遍。就是说,应用程序本身并不包括库代码,而是在启动时或者运行过程中动态加载程序库。这样一来一方面可以减小程序大小,另一方面可以提升了代码重用(不用再造轮子)。但是,随之带来了向下兼容的问题。



如果程序库反复升级,添加新的方法的时候,开发者与用户间必须保持一致的版本,否则将产生运行时错误。一般,解决这个问题是,调用新定义的方法的时 候,实现检查当前系统中是否存在新方法的实现。如果没有,跳过它或者简单地产生警告信息。
Objective-C中的respondsToSelector:方法就可以用来实现这样的动作。



但是,这并不是万全的解决方案。如果应用程序与新的动态程序库(含有新定义的API)一起编译后,新定义的API符号也被包含进去。而这样的应用程 序放到比较旧的系统(旧的动态程序库)中运行的时候,因为找不到链接符号,程序将不能启动。这就是
win32系统中常见的「DLL地域」。



为了解决这个问题,Objective-C 编译得到的二进制文件中,函数是作为 selector
来保存的

。就是说,不管调用什么函数,二进制文件中不会包含符号信息。为了验证
Objective-C 编译的二进制文件是否包含符号信息,这里用 nm 命令来查看。



源代码如下 :

这里调用了 alloc、initWithString:、length 等方法。






可以看到,这里没有alloc、initWithString:、length3个方法的符号。所以,即使我们添加了新的方法,也可以在任何新旧系 统中运行。当然,函数调用之前,需要使用
respondsToSelector: 来确定方法是否存在。正是这样的特性,使得程序可以运行时动态地查询要执行的方法,提高了 Objective-C 语言的柔韧性。



Target-Action Paradigm



Objective-C 语言中,GUI控件对象间的通信利用 Target-Action Paradigm。不像其他事件驱动的 GUI 系统实现的那样,需要以回调函数的形式注册消息处理函数(Win32/MFC,Java
AWT, X Window)。Target-Action Paradigm 完全是面向对象的事件传递机制。



例如用户点击菜单的事件,用Target-Action Paradigm来解释就是,调用菜单中被设定目标的Action。这个Action对应的方法不一定需要实现。目标与Action的指定与方法的实现没
有关系,源代码编译的时候不会检测,只是在运行时确认(参考前面消息传送的机制)。



运行时,通过respondsToSelector:

方法来检查实现的情况。如果有实现,那么使用performSelector:withObject:

来调用具体的Action,像是下面的代码:

通过这样的架构,利用 setTarget: 可以更该其他的目标,或者 setAction: 变换不同的Action。实现动态的方法调用。

最新文章

123

最新摄影

微信扫一扫

第七城市微信公众平台