Objective-C 学习笔记 | 基础

参考书：《Objective-C 编程（第2版）》

第1部分 入门

Objective-C语言是以C语言为基础的，但增加了对面向对象编程的支持。Objective-C语言是用来开发在苹果iOS以及OS X操作系统上运行的应用的编程语言。

第2部分 如何编程

该部分讲解了C语言编程的必要知识，这里只记录Objective-C新增内容。

NSInteger和NSUInteger

NSUInteger是无符号的整型，NSInteger是有符号的整型。

NSInteger是一个封装，它会识别当前操作系统的位数，自动返回最大的类型。
定义的代码类似于下：

#if __LP64__ || TARGET_OS_EMBEDDED || TARGET_OS_IPHONE || TARGET_OS_WIN32 || NS_BUILD_32_LIKE_64
typedef long NSInteger;
typedef unsigned long NSUInteger;
#else
typedef int NSInteger;
typedef unsigned int NSUInteger;
#endif

这样做让NSInteger和NSUInteger变得通用，不用考虑设备是32位还是64位。

如果使用printf()来输出这两种类型的变量，需要先将NSInteger转换成long，NSUInteger转换成unsigned long。

第3部分 Objective-C与Foundation

该部分开始介绍Objective-C。编写Objective-C程序时，要使用Foundation框架。框架（framework）是由很多类（Class）组成的库。这里记录一些新的知识点。

#import和#include的区别

#include指令告诉编译器做呆板的复制粘贴，将包含的内容粘贴到目标文件中来。而#import指令则让编辑器先检查之前是否导入过这个文件，或是已经被包含到目标文件中了。因此，#import指令导入更快、更有效率。

类与实例、方法与消息

Objective-C也有类和对象的概念，Objective-C的方法和消息与函数类似。如需执行方法中的代码，首先需要发送一条消息给包含这个方法的对象或类。消息发送（指令）必须写在一对方括号中，并且必须包含接收方（receiver）和选择器（selector），如下图所示：

请添加图片描述

date是一个类方法。date方法执行后，NSDate类会在堆上new一个NSDate实例：now，并初始化为当前的日期/时间，然后返回新对象（now）的地址。

请添加图片描述

有了NSDate实例：now之后，我们可以给这个对象发一个实例方法，比如：timeIntervalSince1970。通常来说，实例方法会提供实例中实例变量的信息，或是对实例的实例变量进行操作。

测试程序：

//
//  main.m
//  TimeAfterTime
//
//  Created by 刘文晨 on 2024/6/5.
//

#import <Foundation/Foundation.h>

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // 向 NSDate 类发送 date 消息，让它执行 date 方法
        NSDate *now = [NSDate date];
        // 打印实例的地址
        NSLog(@"This NSDate object lives at %p", now);
        // %@ 会输出相应对象的“描述信息”
        NSLog(@"The date is %@", now);
        // 实例方法
        double seconds = [now timeIntervalSince1970];
        NSLog(@"It has benen %f seconds since the start of 1970.", seconds);
    }
    return 0;
}

注意：

  1. 类方法和类对应，实例方法和实例对应。receiver和selector不匹配就会出错。
  2. Objective-C是区分大小写的，方法名也是区分大小写的。
  3. Objective-C语言命名习惯为“驼峰式”或“前缀大写的驼峰式”。

alloc和init

消息可以以嵌套的形式连续发送，而唯一必须要以嵌套的形式发送的消息是alloc和init。

每个类都有一个alloc类方法，它创建一个新的对象并返回指向该对象的指针。通过alloc类方法创建出来的对象，必须要经过初始化才能使用。每个类也都有一个init实例方法，它用来初始化实例。

NSDate *now = [[NSDate alloc] init]; // 消息嵌套，和下面的效果一样
NSDate *now = [NSDate date]; // date 方法代码最少，称之为便利方法

nil

nil就是空指针，不指向任何对象。

在Objective-C中，可以向nil发送消息，是合法的，但得到的返回值没有意义。

注意，如果程序向某个对象发送了消息，但不符合预期，应该检查receiver是否为nil。

id

id 类型的含义是：可以指向任意类型的Objective-C对象的指针。‘

id delegate; // id 已经隐含了 * 的作用

类似于 auto（?）

ARC

ARC（automatic reference counting，自动引用计数）为Objective-C提供了一种自动销毁不被引用的对象的机制。当项目开启了ARC，编译器会自动给项目添加代码来计算每个对象的引用数，即每个对象都会对指向自己的指针计数。当引用数为0时， 程序会自动销毁该对象，释放内存。

类似于 shared_ptr。

在Objective-C加入ARC之前，程序员必须手动维护引用计数。

[anObject release]; // abOject 会失去一个拥有方
[anObject retain]; // abOject 会得到一个拥有方
[anObject autorelease]; // abOject 会在 autorelease 池（对象）被排干（drain）的时候收到 release 消息

虽然 ARC 会自动使用 autorelease 池，但是必须由程序创建并排空相应的 autoreleasepool 池，语法如下：

// 创建 autorelease 池（对象）
@autoreleasepool {
  ...
} // autorelease 池被排空

字面量语法

格式：

NSString *lament = @"Hello World!";
NSArray *dataList = @[now, tomorrow, yesterday]; // 这三个都是 NSDate 对象

字面量语法是Objective-C语言的一种缩写，可以以不明确发送消息的方式创建实例。

还没有字面量语法的时候，只能使用 arrayWithObjects: 类方法来创建NSArray实例：

NSArray *dataList = [NSDate arrayWithObjects:now, tomorrow, yesterday, nil]; // nil 是结束标记，让方法停止运行

self

Objective-C的方法都包含一个隐含的局部变量 self。self 是指针，指向运行当前方法的对象。当某个对象要向自己发送消息时，就需要使用 self。它有 2 个简单的用法：

  1. 调用自身的存取方法，避免直接存取实例变量。
  2. 将 self 作为实参传给其他方法，以便其访问“当前的”对象。

NSObject 协议中的 self：

#include <objc/objc.h>
#include <objc/NSObjCRuntime.h>

@class NSString, NSMethodSignature, NSInvocation;
@protocol NSObject

- (BOOL)isEqual:(id)object;
@property (readonly) NSUInteger hash;
@property (readonly) Class superclass;
......
- (Class)class OBJC_SWIFT_UNAVAILABLE("use 'anObject.dynamicType' instead");
- (instancetype)self;
......
@end

self最终返回的结果就是instancetype类型的代理方法，它是动态类型，最终运行时才会确定，实例方法返回实例类型、静态方法返回的是Class。

super

super 的作用：直接调用父类中的某个方法，或者说从父类开始查找与之匹配的实现。

使用场合：子类重写父类的方法时想保留父类的一些行为。

结构体 objc_super 的官方解释：The compiler generates an objc_super data structure when it encounters the super keyword as the receiver of a message. It specifies the class definition of the particular superclass that should be messaged.

#include <objc/objc.h>
#include <objc/runtime.h>

#pragma GCC system_header

#ifndef OBJC_SUPER
#define OBJC_SUPER

/// Specifies the superclass of an instance. 
struct objc_super {
    /// Specifies an instance of a class.
    __unsafe_unretained id receiver;
    /// Specifies the particular superclass of the instance to message. 
#if !defined(__cplusplus)  &&  !__OBJC2__
    __unsafe_unretained Class class;
#else
    __unsafe_unretained Class super_class;
#endif
};

当遇到super关键字时，编译器会生成一个objc_super结构体，作为消息的接收者，objc_super结构体使得接收消息的父类的定义被明确化。

isa指针

任何一个对象的isa指针都会指向创建该对象的类。

给对象发送消息的时候，对象就会通过isa指针找到该对象的类并查询是否有该消息名的方法。如果没有，就会继续查询它的父类，直到找到名为消息名的方法，或者到达继承链的顶端（NSObject）为止。

description方法和%@转换说明

格式说明符%@让对象描述自己，实际上在处理%@时，程序会向相应的指针变量所指的对象发送 description 消息。

description 方法会返回一个描述类实例的字符串。description 是一个 NSObject 方法，所以所有的对象都有这个方法。默认的 NSObject 实现会以字符串的形式返回该对象在内存的地址。不同的类可以重写（override）description 方法，来最有效地描述实例。

强引用循环和弱引用

两个对象互相拥有的关系将导致相关对象都无法释放，这种情况叫强引用循环，这是导致内存泄露的常见原因。

请添加图片描述

Xcode的Instruments中的Leaks组件可以找出程序中的强引用循环：

请添加图片描述

通过弱引用，可以解决该问题。弱引用是不说明所有权的指针，把 BNRAsset 的 holder 属性改成 weak，就能让 BNRAsset 对象不拥有它的 holder（BNREmployee 对象）。代码如下：

#import <Foundation/Foundation.h>
@class BNREmployee;

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN

@interface BNRAsset : NSObject

@property (nonatomic, copy) NSString *label;
@property (nonatomic, weak) BNREmployee *holder;
@property (nonatomic) unsigned int resaleValue;

@end

NS_ASSUME_NONNULL_END

完整程序见于：UestcXiye/Objective-C-Practice。

弱引用的自动置零特性：强引用会保留对象的拥有方，使其不被释放。而弱引用则不会保留，因此标为弱引用的实例变量与属性指向的对象可能会消失，如果发生了这种情况，那么这个实例变量或属性会被设为 nil。

Collection 类

Collection 类的实例用于保存指向其他对象的指针。主要分为三种：

  1. NSArray 及其子类 NSMutableArray
  2. NSSet/NSMutableSet
  3. NSDictionary/NSMutableDictionary

注意以下 4 点：

  1. Collection 对象只能保存对象的指针，不能保存基本类型变量或指向结构的指针，需要先将这些 C 语言基本类型封装成对象，再存入 Collection 对象。

    例如：float变量、int变量等要先转换成NSNumber再存入Collection对象，或者直接用NSNumber字面量实例。结构可以用NSValue（它是NSNumber的父类）实例来封装。

  2. 其中 NSArray、NSSet、NSDictionary 具有不可修改性。使用它们可以节约内存提高性能，因为它们的 copy 方法仅仅返回指向自己的指针，不会做拷贝之类的事情。

  3. 向可改变的 Collection 对象中加入某个对象时，Collection 对象会成为该对象的拥有方；同理，移除对象时，Collection 对象就不再是该对象的拥有方了。对于不可改变的 Collection 对象而言，创建时就拥有其中所有对象的所有权，而 Collection 对象被释放时，它就放弃其中所有对象的所有权。

  4. Collection 对象不能保存 nil，需要将“空”包装成一个对象，可以使用 NSNull 类。

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