编写 Objective-C 代码

如果您未曾开发过 iOS 或 Mac OS X 平台的程序，那就需要开始了解它们的首要程序设计语言 Objective-C。Objective-C 并不是一种很难的语言，如果能花一点时间学习，相信您会渐渐领会到它的优雅之处。Objective-C 程序设计语言使您能进行复杂的、面向对象的编程。通过提供用于定义类和方法的语法，它扩展了标准的 ANSI C 程序设计语言。它还促进类和接口（任何类可采用）的动态扩展。

如果您熟悉 ANSI C，那么下述信息应该能帮助您学习 Objective-C 的基本语法。如果您使用其他面向对象程序设计语言进行过编程，您会发现许多传统的面向对象概念，例如封装、继承、多态，都出现在 Objective-C 中。如果您不熟悉 ANSI C，在尝试阅读此文章时，最好先阅读一下 C 语言的概述。

Objective-C 语言在《The Objective-C Programming Language》（Objective-C 程序设计语言）中有完整说明。

Objective-C 是 C 语言的超集

Objective-C 程序设计语言采用特定的语法，来定义类和方法、调用对象的方法、动态地扩展类，以及创建编程接口，来解决具体问题。Objective-C 作为 C 程序设计语言的超集，支持与 C 相同的基本语法。您会看到所有熟悉的元素，例如基本类型（int、float 等）、结构、函数、指针，以及流程控制结构，如 if...else 语句和 for 语句。您还可以访问标准 C 库例程，例如在 stdlib.h 和 stdio.h 中声明的那些例程。

Objective-C 为 ANSI C 添加了下述语法和功能：

• 定义新的类

• 类和实例方法

• 方法调用（称为发消息）

• 属性声明（以及通过它们自动合成存取方法）

• 静态和动态类型化

• 块 (block)，已封装的、可在任何时候执行的多段代码

• 基本语言的扩展，例如协议和类别

如果您现在还不太熟悉 Objective-C 的这些方面，也不必担心。随着您读完这篇文章的剩余部分，将会逐渐了解它们。如果您是过程化程序开发人员，不懂面向对象的概念，那么先将对象从本质上视为具有关联函数的结构，可能会有助于理解。这个概念与事实差不多，特别是在运行时实现方面。

除了提供在其他面向对象语言中已有的多数抽象和机制之外，Objective-C 还是一种非常动态的程序设计语言，而且这种动态是其最大优势。这种动态体现在它允许在运行应用程序时（即运行时）才去确定其行为，而不是在生成期间就已固定下来。因此，Objective-C 的动态机制让程序免受约束（编译和链接程序时施加的约束）；进而在用户控制下，将大多数符号解析责任转移到运行时。

类和对象

如同其他大多数面向对象语言那样，Objective-C 中的类支持数据的封装，并定义对这些数据执行的操作。对象是类的运行时实例。它包含自己的实例变量（由其类声明）的内存副本，以及类方法的指针。您可以采用两步法（称为分配和初始化）创建对象。

Objective-C 中某个类的规格需要两个不同的部分：接口和实现。接口部分包含类声明，并定义该类的公共接口。如同 C 代码那样，您定义头文件和源代码文件，将公共声明与代码的实现细节分开。（如果其他声明是编程接口的一部分，并且打算专有，您可以将它们放在实现文件中。）这些文件的文件扩展名，列在下表中。

扩展名	源类型
.h	头文件。头文件包含类、类型、函数和常量声明。
.m	实现文件。具有此扩展名的文件可以同时包含 Objective-C 代码和 C 代码。有时也称为源文件。
.mm	实现文件。具有此扩展名的实现文件，除了包含 Objective-C 代码和 C 代码以外，还可以包含 C++ 代码。仅当您实际引用您的 Objective-C 代码中的 C++ 类或功能时，才使用此扩展名。

当您想要在源代码中包括头文件时，请在头文件或源文件的前几行之中，指定一个导入 (#import) 指令，#import 指令类似于 C 的 #include 指令，不过前者确保同一文件只被包括一次。如果您要导入框架的大部分或所有头文件，请导入框架的包罗头文件 (umbrella header file)，它具有与框架相同的名称。导入（假设的）Gizmo 框架的头文件的语法是：

#import <Gizmo/Gizmo.h>

下列框图中的语法声明名为 MyClass 的类，它是从基础类（或根类）NSObject 继承而来的。（根类是供其他类直接或间接继承的类。）类声明以编译器指令 @interface 开始，以 @end 指令结束。类名称后面（以冒号分隔），是父类的名称。在 Objective-C 中，一个类只能有一个父类。

在 @interface 指令和 @end 指令之间，编写属性和方法的声明。这些声明组成了类的公共接口。（已声明的属性在“已声明的属性和存取方法”中有介绍。）分号标记每个属性和方法声明的结尾。如果类具有与其公共接口相关的自定函数、常量或数据类型，请将它们的声明放在 @interface ...@end 块之外。

类实现的语法与类接口文件类似。它以 @implementation 编译器指令开始（接着是该类的名称），以 @end 指令结束。中间是方法实现。（函数实现应在 @implementation ...@end 块之外。）一个实现应该总是将导入它的接口文件作为代码的第一行。

#import "MyClass.h"

@implementation MyClass

- (id)initWithString:(NSString *)aName

{

    // code goes here

}

+ (MyClass *)myClassWithString:(NSString *)aName

{

    // code goes here

}

@end

对于包含对象的变量，Objective-C 既支持动态类型化，也支持静态类型化。静态类型化的变量，要在变量类型声明中包括类名称。动态类型化的变量，则要给对象使用类型 id。您会发现在某些情况下，会需要使用动态类型化的变量。例如，集 (collection) 对象，如数组，在它包含对象的类型未知的情况下，可能会使用动态类型化的变量。此类变量提供了极大的灵活性，也让 Objective-C 程序拥有了更强大的活力。

下面的例子，展示了静态类型化和动态类型化的变量声明：

MyClass *myObject1;  // Static typing

id       myObject2;  // Dynamic typing

NSString *userName;  // From Your First iOS App (static typing)

请注意第一个声明中的星号 (*)。在 Objective-C 中，执行对象引用的只能是指针。如果您还不能完全理解这个要求，不用担心。并非一定要成为指针专家才能开始 Objective-C 编程。只需要记住，在静态类型化的对象的声明中，变量的名称前面应放置一个星号。id 类型意味着一个指针。

方法和发消息

如果您不熟悉面向对象编程，则将方法想像成一个规范特定对象的函数，可能会有所帮助。通过将一则消息发送到——或发消息给——一个对象，您可调用该对象的一个方法。Objective-C 中有两种类型的方法：实例方法和类方法。

• 实例方法，由类的实例来执行。换言之，在调用实例方法之前，必须先创建该类的实例。实例方法是最常见的方法类型。

• 类方法，可由它所在的类直接执行。它不需要对象的实例作为消息的接收者。

方法声明包含方法类型标识符、返回类型、一个或多个签名关键词，以及参数类型和名称信息。以下是 insertObject:atIndex: 实例方法的声明。

对于实例方法，声明前面是减号 (-)；对于类方法，对应指示器是加号 (+)。下面的“类方法”将详细介绍类方法。

一个方法的实际名称 (insertObject:atIndex:) 是包括冒号字符在内的所有签名关键词的串联。冒号字符表明有参数存在。在上述示例中，该方法采用两个参数。如果方法没有参数，则省略第一个（也是仅有的一个）签名关键词后面的冒号。

当您想要调用一个方法时，通过给实施该方法的对象发送一则消息来实现。（虽然“发送消息”常可与“调用方法”互换，但实际上，Objective-C 在运行时才会执行实际地发送。）消息包含方法名称，以及方法所需的参数信息（类型要匹配）。您发送到一个对象的所有消息，都被动态地分派，这样使 Objective-C 类的多态行为更加容易。（多态性是指不同类型的对象响应同一消息的能力。）有时被调用的方法，是由接收消息对象的类之超类来实现。

要分派消息，运行时需要一个消息表达式。消息表达式使用方括号（[ 和 ]）将消息本身（以及任何所需参数）括起来，同时将接收消息的对象放在最左边方括号右侧。例如，要将 insertObject:atIndex: 消息发送给 myArray 变量保存的对象，您会使用以下语法：

[myArray insertObject:anObject atIndex:0];

为避免声明大量局部变量来储存临时结果，Objective-C 让您嵌套消息表达式。每个嵌套表达式的返回值，都用作另一个消息的一个参数或接收对象。例如，可以将上个示例中使用的任何变量替换为取回值的消息。因此，如果您具有另一个名为 myAppObject 的对象，并且此对象具有访问数组对象的方法以及要插入数组的对象，则可以将上个示例编写为如下形式：

[[myAppObject theArray] insertObject:[myAppObject objectToInsert] atIndex:0];

Objective-C 还提供用于调用存取方法的点记法语法。存取方法获取并设定对象的状态，因此对于封装很重要，是所有对象的重要功能。对象隐藏或封装其状态，并显示接口，该接口是访问该状态的所有实例都通用的。使用点记法语法，您可以将上个示例重新编写为如下形式：

[myAppObject.theArray insertObject:myAppObject.objectToInsert atIndex:0];

您还可以使用点记法语法进行赋值：

myAppObject.theArray = aNewArray;

此语法只是编写 [myAppObject setTheArray:aNewArray]; 的另一种方式。在点记法表达式中，您不能使用对动态类型化的对象（类型为 id 的对象）的引用。

在“您的首个 iOS 应用程序”中，您已经使用点语法来进行变量赋值：

self.userName = self.textField.text;

类方法

尽管前几个示例将消息发送到了类的实例，但您也可以将消息发送到类本身。（类是运行时创建的、类型为 Class 的对象。）向类发送消息时，您指定的方法必须定义为类方法，而非实例方法。类方法是一种功能，类似于 C++ 中的静态类方法。

您通常这样使用类方法：要么将类方法用作工厂方法创建类的新实例，要么访问与该类关联的一些共享信息。类方法声明的语法，与实例方法声明的语法相同，只是方法类型标识符使用加号 (+)，而非减号。

以下示例说明如何将类方法用作类的工厂方法。在这种情况下，array 方法是 NSArray 类上的类方法——被 NSMutableArray 继承——它分配并初始化类的新实例，并将其返回给您的代码。

NSMutableArray *myArray = nil;  // nil is essentially the same as NULL

// Create a new array and assign it to the myArray variable.

myArray = [NSMutableArray array];

已声明的属性和存取方法

属性通常是指某些由对象封装或储存的数据。它可以是标志（如名称或颜色），也可以是与一个或多个其他对象的关系。一个对象的类定义一个接口，该接口使其对象的用户能获取并设定所封装属性的值。执行这些操作的方法，称为存取方法。

存取方法有两种类型，每个方法都必须符合命名约定。“getter”存取方法返回属性的值，且名称与属性相同。“setter”存取方法设定属性的新值，且形式为 setPropertyName:，其中属性名称的第一个字母大写。正确命名的存取方法是 Cocoa 和 Cocoa Touch 框架的多种技术的关键元素，如键－值编码 (KVC)，它的机制是，通过对象的名称间接访问对象的属性。

Objective-C 提供已声明的属性作为一种方便的写法，用于存取方法的声明和实现。在“您的首个 iOS 应用程序”中，您声明了 userName 属性：

@property (nonatomic, copy) NSString *userName;

使用已声明的属性后，就不必为该类中用到的每个属性实现 getter 和 setter 方法。而是使用属性声明，指定您想要的行为。编译器接着可以根据该声明，创建或合成实际的 getter 和 setter 方法。已声明的属性减少了您必须编写的样板文件代码量，因此使代码更简洁、更少机会出错。使用已声明的属性或存取方法，来获取和设定各项对象状态。

您在类接口中包括方法声明和属性声明。您在类的头文件中声明公共属性；而在源文件的类扩展中声明专有属性。（有关类扩展的简短说明及其示例，请参阅“协议和类别”。）控制器对象（如委托和视图控制器）的属性通常应该为专有的。

属性的基本声明使用 @property 编译器指令，后面紧跟属性的类型信息和名称。您还可以使用自定选项来配置属性，以定义存取方法如何表现、属性是否为弱引用，以及是否为只读。选项位于圆括号中，前面是 @property 指令。

以下代码行说明了更多的属性声明：

@property (copy) MyModelObject *theObject;  // Copy the object during assignment.

@property (readonly) NSView *rootView;      // Declare only a getter method.

@property (weak) id delegate;               // Declare delegate as a weak reference

编译器自动合成所声明的属性。在合成属性时，它创建自己的存取方法，以及“支持”该属性的专有实例变量。实例变量的名称与属性的名称相同，但具有下划线前缀 (_)。只有在对象初始化和取消分配的方法中，您的应用程序应该直接访问实例变量（而不是其属性）。

如果您想要让实例变量采用不同名称，可以绕过自动合成，并明确地合成属性。在类实现中使用 @synthesize 编译器指令，让编译器产生存取方法，以及进行特殊命名的实例变量。例如：

@synthesize enabled = _isEnabled;

同时，在声明属性时，您可以指定存取方法的自定名称，通常是使 Boolean 属性的 getter 方法遵循约定形式，如下所示：

@property (assign, getter=isEnabled) BOOL enabled; // Assign new value, change name of getter method

块

块是封装工作单元的对象，即可在任何时间执行的代码段。它们在本质上是可移植的匿名函数，可作为方法和函数的参数传入，或可从方法和函数中返回。块本身具有一个已类型化的参数列表，且可能具有推断或声明的返回类型。您还可以将块赋值给变量，然后像调用函数一样调用它。

插入符号 (^) 是用作块的语法标记。块的参数、返回值和正文（即执行的代码）存在其他类似的语法约定。下图解释了该语法，尤其是在将块赋值给变量时。

您接着可以调用块变量，就像它是一个函数一样：

int result = myBlock(4); // result is 28

块共享局部词法作用范围内的数据。块的这项特征非常有用，因为如果您实现一个方法，并且该方法定义一个块，则该块可以访问该方法的局部变量和参数（包括堆栈变量），以及函数和全局变量（包括实例变量）。这种访问是只读的，但如果使用 __block 修饰符声明变量，则可在块内更改其值。即使包含有块的方法或函数已返回，并且其局部作用范围已销毁，但是只要存在对该块的引用，局部变量仍作为块对象的一部分继续存在。

作为方法或函数参数时，块可用作回调。被调用时，方法或函数执行部分工作，并在适当时刻，通过块回调正在调用的代码，以从中请求附加信息，或获取程序特定行为。块使调用方在调用时能够提供回调代码。块从相同的词法作用范围内采集数据（就像宿主方法或函数所做的那样），而非将所需数据打包在“关联”结构中。由于块代码无需在单独的方法或函数中实现，您的实施代码会更简单且更容易理解。

Objective-C 框架具有许多含块参数的方法。例如，Foundation 框架的 NSNotificationCenter 类声明以下方法，该方法具有一个块参数：

- (id)addObserverForName:(NSString *)name object:(id)obj queue:(NSOperationQueue *)queue usingBlock:(void (^)(NSNotification *note))block

此方法将一个观察者添加到通知中心（通知在“采用设计模式使您的应用程序合理化”中有介绍）。指定名称的一则通知发布时，块被调用以处理该通知。

    opQ = [[NSOperationQueue alloc] init];

    [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserverForName:@"CustomOperationCompleted"

             object:nil queue:opQ

        usingBlock:^(NSNotification *notif) {

        // handle the notification

    }];

协议和类别

协议可声明由任何类实施的方法，即使实施该协议的那些类没有共同的超类。协议方法定义了独立于任何特定类的行为。协议简单定义了一个由其他类负责实现的接口。当您的类实施了一个协议的方法时，就是说您的类符合该协议。

从实践角度而言，一个协议定义了一列方法，这些方法在对象之间建立合约，而无需那些对象成为任何特定类的实例。此合约使那些对象能够相互通信。一个对象想要告知另一个对象它遇到的事件，或者它可能想要寻求有关那些事件的建议。

UIApplication 类实现一个应用程序必需的行为。UIApplication 类不是强制您对 UIApplication 进行子类化，来接收有关应用程序当前状态的简单通知，而是通过调用指定给它的委托对象的特定方法，为您传送那些通知。实施 UIApplicationDelegate 协议的对象，可以接收那些通知，并提供适当的响应。

在接口块中，您指定您的类符合或采用一个协议，方法是将该协议的名称，放在尖括号 (<...>) 中，并且放在它继承的类的名称后面。在“您的首个 iOS 应用程序”中，您指明了采用 UITextFieldDelegate 协议，代码行如下：

@interface HelloWorldViewController :UIViewController <UITextFieldDelegate> {

您无需声明所实现的协议方法。

协议的声明，看起来类似于类接口的声明，只是协议没有父类，并且不定义实例变量（尽管它们可以声明属性）。以下示例展示使用一个方法进行一个简单的协议声明：

@protocol MyProtocol

- (void)myProtocolMethod;

@end

对于许多委托协议来说，采用一个协议仅仅是实现该协议定义的方法。有些协议要求您明确地声明支持该协议，而协议可以指定必需方法和可选方法。

当您开始探索 Objective-C 框架的头文件时，将很快遇到如下的代码行：

@interface NSDate (NSDateCreation)

这行代码通过使用圆括号将类别名称括起来的语法约定，声明了该类别。类别是 Objective-C 语言的一项功能，可让您扩展类的接口，而无需对类进行子类化。类别中的方法成为类类型的一部分（在程序的作用范围内），而这些方法由类的所有子类继承。您可以将消息发送给类（或其子类）的任何实例，以调用在类别中定义的方法。

您可以将类别用作一种手段，来对头文件内的相关方法声明进行分组。您甚至还可以将不同的类别声明放在不同的头文件中。框架在其所有头文件中使用这些技巧，来达到清晰明确。

您还可以使用称为类扩展的匿名类别，在实现 (.m) 文件中声明专有属性和专有方法。类扩展看起来类似于类别，只是圆括号之间没有文本。例如，以下是一个典型的类扩展：

@interface MyAppDelegate ()

@property (strong) MyDataObject *data;

@end

已定义的类型和编码策略

Objective-C 有几个不能用作变量名称的术语，保留用于特殊用途。其中部分术语是以 @ 符号为前缀的编译器指令，如 @interface 和 @end。其他保留的术语，包括已定义的类型以及与这些类型相配的字面常量。Objective-C 使用很多已定义的类型和字面常量，这些却不会出现在 ANSI C 中。在某些情况下，这些类型和字面常量替换 ANSI C 相应的类型和字面常量。下表介绍几种重要类型，包括每种类型的允许字面常量。

类型	描述和字面常量
id	动态对象类型。动态类型化的对象和静态类型化的对象的否定字面常量，都是 nil。
Class	动态类类型。其否定字面常量是 Nil。
SEL	选择器的数据类型 (typedef)；此数据类型表示运行时的方法签名。其否定字面常量是 NULL。
BOOL	Boolean 类型。字面常量值是 YES 和 NO。

在错误检查和控制流代码中，通常使用已定义类型和字面常量。在程序的控制流语句中，您可以测试合适的字面常量，来确定如何继续。例如：

NSDate *dateOfHire = [employee dateOfHire];

if (dateOfHire != nil) {

    // handle this case

}

解释一下此代码，如果表示雇用日期的对象不是 nil（换言之，如果它是一个有效对象），则逻辑在某个方向继续。以下是执行相同分支的简写形式：

NSDate *dateOfHire = [employee dateOfHire];

if (dateOfHire) {

    // handle this case

}

您甚至可以进一步减少代码行数（假设无需引用 dateOfHire 对象）：

if ([employee dateOfHire]) {

    // handle this case

}

您可采用大体相同方式，来处理 Boolean 值。在下面的示例中，isEqual: 方法返回一个 Boolean 值。

BOOL equal = [objectA isEqual:objectB];

if (equal == YES) {

    // handle this case

}

您可以采用与测试是否存在 nil 的代码相同的方式，来缩短此代码。

在 Objective-C 中，您可以将消息发送到 nil，而没有副作用。事实上，完全没有影响，只是如果方法应该返回一个对象，运行时就会返回 nil。只要返回的内容类型化为一个对象，即可保证发送给 nil 的消息的返回值正常运行。

Objective-C 中其他两个重要的保留术语，是 self 和 super。第一个术语 self 是可在消息实现内使用的局部变量，用于引用当前对象；它等同于 C++ 中的 this。您可以用保留字 super 替换 self，但在消息表达式中，只能作为接收者。如果您将消息发送到 self，运行时先在当前对象的类中查找方法实现；如果在那里找不到方法，则在其超类中查找（依此类推）。如果您将消息发送到 super，运行时先在超类中查找方法实现。

self 和 super 的主要用途，都是发送消息。当要调用的方法是由 self 的类实现时，您将消息发送到 self。例如：

[self doSomeWork];

self 还用于点记法，用于调用由已声明属性合成的存取方法。例如：

NSString *theName = self.name;

在继承自超类的方法的覆盖（即重新实现）中，通常将消息发送到 super。在这种情况下，被调用方法与被覆盖方法的签名，都是相同的。