1了解Objective-C语言的起源

Posted 2020-06-17

　　Objective-C与C++、Java等面向对象语言类似，不过很多方面有所差别。若是用过另一种面向对象语言，那么就能理解Objective-C所用的许多范式与模版了。然而语法上也许会显得陌生，因为该语言使用“消息结构”（messaging structure）而非“函数调用”（function calling）。Objective-C语言由Smalltalk演化而来，后者是消息型语言的鼻祖。消息与函数调用之间的区别看上去就像这样。

　　//Messaging (Objective-C)

　　Object *obj = [Object new];

　　[obj performWith:parameter1 and:parameter2];

　　//Function calling (C++)

　　Object *obj = new Object;

　　obj->perfrom(parameter1, parameter2);

　　关键区别在于：使用消息结构的语言，其运行时所应执行的代码由运行环境来决定；而使用函数调用的语言，则由编译器决定。如果范例代码中调用的函数是多态的，那么在运行时就要按照“虚方法表”（virtual table）（PS：virtual method table是编程语言为实现“动态派发”（dynamic dispatch）或“运行时方法绑定（runtime method binding）而采用的一种机制”） 来查出到底应该执行哪个函数实现。而采用消息结构的语言，不论是否多态，总是在运行时才会去查找所要执行的方法。实际上，编译器甚至不关心接收消息的对象是何种类型。接收消息的对象问题也要在运行时处理，其过程叫做“动态绑定”（dynamic binding）。

　　Objective-C的重要工作都由“运行期组件”（runtime component）而非编译器来完成。使用Objective-C的面相对象特性所需的全部数据结构及函数都在运行期组件里面。举例来说，运行期组件中含有全部内存管理方法。运行期组件本质上就是一种与开发者所编代码相链接的“动态库”（dynamic library），其代码能把开发者编写的所有程序粘合起来。这样的话，只需更新运行期组件，即可提升应用程序性能。而那种许多工作都在“编译器”（compile time）完成的语言，若想获得类似的性能提升，则要重新编译应用程序代码。

　　Objective-C是C的“超集”（superset），所以C语言中的所有功能在编写Objective-C代码时依然适用。因此，必须同时掌握C与Objective-C这两门语言的核心概念，方能写出高效的Objective-C代码来。其中尤为重要的是要理解C语言的内存模型（memory model），这有助于理解Objective-C的内存模型及其“引用计数”（reference counting）机制的工作原理。若要理解内存模型，则需明白：Objective-C语言中的指针是用来指示对象的。想要声明一个变量，令其指代某个对象，可用如下语法：

　　NSString *someString = @"The string";

　　这种语法基本上是照搬C语言的，它声明了一个名为someString的变量，其类型是NSString*。也就是说，此变亮为指向NSString的指针。所有Objective-C语言的对象都必须这样声明，因为对象所占内存总是分配在“堆空间”（heap space）中，而绝不会分配在“栈”（stack）上。不能在栈中分配Objective-C对象：

　　NSString stackString;

　　//error: interface type cannot be statically allocated

　　someString变量指向分配在堆里的某块内存，其中含有一个NSString对象。也就是说，如果再创建一个变量，令其指向同一地址，那么并不拷贝该对象，只是这两个变量会同时指向此对象：

　　NSString *someString = @"The string";

　　NSString *anotherString = someString;

　　只有一个NSString实例，然而有两个变量指向此实例。两个变量都是NSString*型，这说明当前“栈帧”（stack frame）里分配了两块内存，每块内存的大小都能容下一枚指针（在32位的架构的计算机上是4字节，64位计算机上是8字节）。这两块内存里的值都一样，就是NSString实例的内存地址。

　　图1-1描述了此时的内存布局。存放在NSString实例中的数据含有代表字符串实际内容的字节。

 

　         图1-1 此内存布局图演示了一个分配在堆中的NSString实例，有两个分配在栈上的指针指向该实例

　　分配在堆中的内存必须直接管理，而分配在栈上用于保存变量的内存则会在其栈帧弹出时自动清理。

　　Objective-C将堆内存管理抽象出来了。不需要用malloc及free来分配或释放对象所占内存。Objective-C运行期环境把这部分工作抽象为一套内存管理架构，名叫“引用计数”。

　　在Objective-C代码中，有时会遇到定义里不含*的变量，它们可能会使用“栈空间”（stack space）。这些变量所保存的不是Objective-C对象。比如CoreGraphics框架中的CGRect就是个例子：

　　CGRect frame；

　　frame.origin.x = 0.0fk;

　　frame.origin.y = 10.0f;

　　frame.size.width = 100.0f;

　　frame.size.height = 150.0f;

　　CGRect是C结构体，其定义是：

　　struct CGRect {

    　　CGPoint origin;

    　　CGSize size;

　　};

　　typedef struct CGRect CGRect;

　　整个系统框架都在使用这种结构体，因为如果改用Objective-C对象来做的话，性能会受影响。与创建结构体相比，创建对象还需要额外开销，例如分配及释放堆内存等。如果只需保存int、float、double、char等“非对象类型”（nonobject type），那么通常使用CGRect这种结构体就可以了。

　　在着手编写Objective-C代码之前，建议先看看C语言教程，以熟悉其语法。若是还没熟悉C语言就直接进入Objective-C的话，那么某些语法也许看起来比较令人困惑。

 

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重点：

　　1、Objective-C为C语言添加了面向对象特性，是其超集。Objective-C使用动态绑定的消息结构，也就是说，在运行时才会检查对象类型。接收一条消息后，究竟应该执行何种代码，由运行期环境而非编译器来决定。

　　2、理解C语言的核心概念有助于写好Objective-C程序，尤其要掌握内存模型与指针。