WWDC2012：Objective-C的新特性

池建強發表於2012-08-28
Object

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Objective-C在計算機程式語言中有悠久的歷史，80年代初Brad Cox和Tom Love發明了Objective-C，1988年賈伯斯的Next公司獲得了這門程式語言語言的授權，並開發出了Objective-C的語言庫和NEXTSTEP的開發環境。NextStep是以Mach和BSD為基礎，Objective-C是其語言和執行庫。賈伯斯迴歸蘋果，NextStep成了Max OS X的基礎，Objective-C成了Apple的當家語言，現在基本上是Apple在維護Objective-C的發展。與其他面嚮物件語言相比，Objective-C採用了一個非常小的執行時庫代替了虛擬機器。

在蘋果的AppStore推出之前，Objective-C一直相對小眾，但是其優秀的語言特性似乎一直在為後面的爆發積蓄力量，當蘋果平臺級的應用出現之後，Objective-C開始大放異彩，靜態語言的效率和動態語言的特性得到眾多程式設計師的喜愛，這一點在TIOBE語言排行榜上表現的非常明顯。2007年iPhone剛推出的時候，Objective-C在TIOBE上排名45，2011年排名第5，2012年7月排名第3，成功超越了老牌程式語言C++，排在Objective-C前面的是經典語言C、Java。

2007年之前Objective-C小眾是因為它只能開發蘋果的作業系統和軟體，後來之所以流行恰恰也是因為這一點，這不僅讓人感慨這無常的人生。不過有一點是沒有變，Objective-C一直是一門優秀的程式語言，而且它一直在發展。從1.0到2.0，從物件導向的C語言擴充套件，到記憶體引用計數管理，屬性管理，引入塊的概念，實現自動引用計數等等，幾乎每年都會有新特性加入，這在其他程式語言中是很少見的，這些新特性的引入也不斷為開發人員帶來軟體設計和研發上的便利。

不過對於程式語言之爭，一直是程式設計師之間的一個槽點，大家沒事就吐啊吐啊，你說一門語言優秀，那肯定有一幫人跳出來說這門語言爛。我的觀點是，程式語言確實有設計思想、語法和效率上的優劣之分，儘可能去使用那些你覺得優秀的語言，這會幫助你發揮自己和這門語言的潛力。用它，就去發現它的優點，把一門程式語言發揮到極限，你也就離牛人不遠了。

今年2012的WWDC上，蘋果針對Objective-C和LLVM編譯器都做了重大改進，我們來看一看Objective-C增加了哪些新特性。

1、方法順序無關

Objective-C類由宣告檔案h和實現檔案m組成，所有的public方法都在h檔案中宣告，private方法可以寫在m檔案中，但是在早期的編譯環境中需要注意方法的順序，例如下面的程式碼，在早期的編譯環境會給出警告：

類和方法宣告：

@interface ObjcNewFeatures : NSObject
-(void)doSomething:(NSString *) text;
@end

實現：

@implementation ObjcNewFeatures
-(void)doSomething:(NSString *)text{
    NSLog(@"%@", [text stringByAppendingFormat:[selfgetCode]]);
}
-(NSString *)getCode{
    return@"Unicode";
}
@end

早期編譯器編譯時會出現：warning: instance method '-getCode:' not found...

這是因為根據編譯順序，編譯器不知道在doSomething之後還有getCode方法，所以會給出警告。解決辦法有多種，比如可以把getCode方法放到doSomething之前，也可以提前宣告私有方法，如下：

在m檔案中增加：

@interfaceObjcNewFeatures()
-(NSString *)getCode;
@end

新版編譯器在LLVM中增加了新特性，改變了順序編譯的方式，首先掃描方法宣告，然後再對其實現部分進行編譯。這樣無論是public還是private方法，就變得順序無關了。目前XCode的最新版本4.3.3採用的預設編譯器是Apple LLVM compiler 3.1，以上程式碼在最新的編譯環境下正常執行。

2、列舉型別的改進

在OS X v10.5之前，我們如何在Objective-C中定義一個列舉型別呢？如下：

typedef enum { 
    ObjectiveC,
    Java, 
    Ruby, 
    Python, 
    Erlang }
Language;

這種寫法簡單明瞭，用起來也不復雜，但是有一個問題，就是其列舉值的資料範圍是模糊的，這個數值可能非常大，可能是負數，無法界定。

在OS X v10.5之後和iOS中，你可以這樣寫：

enum {
    ObjectiveC,
    Java,
    Ruby,
    Python,
    Erlang
};
typedef NSUInteger Language;

這種寫法的好處是，首先這個列舉的資料型別是確定的，無符號整數。其次由於我們採用了 NSUInteger，可以不用考慮32位和64位的問題。帶來的問題是資料型別和列舉常量沒有顯式的關聯。

在XCode4.4中，你可以這樣寫列舉了：

typedef enum Language : NSUInteger{
    ObjectiveC,
    Java, 
    Ruby, 
    Python, 
    Erlang 
}Language;

在列出列舉內容的同時繫結了列舉資料型別NSUInteger，這樣帶來的好處是增強的型別檢查和更好的程式碼可讀性。

當然，對於普通開發這來說，列舉型別可能不會涉及到複雜的資料，使用之前的兩種寫法也不會有什麼大問題。無論如何，在XCode4.4釋出之後，我們就可以嘗試採用新的寫法了。

3、屬性合成

每個開發人員對property都很熟悉，我們需要為類定義屬性，編寫getter和setter方法。那麼我們在Objective-C中是如何進行處理屬性呢？很簡單，首先在h檔案中定義屬性：

@property (strong) NSString *name; 然後在m檔案中使用@synthesize指令實現屬性的accessor方法和定義例項變數ivar：

@synthesize name = _name; @synthesize的含義是，如果沒有進行過載的情況下，編譯器會根據讀寫屬性自動為類例項變數_name生成getter和setter方法。當然，你也可以用@dynamic指令指定該屬性的相關方法由開發人員實現。

這樣看起來是不是已經很簡單了？但是沒有最簡單隻有更簡單。在XCode4.4中，我們可以省略掉@synthesize name = _name;這一行，完全交給編譯器去實現。也就是說在h檔案中宣告屬性name後，就可以直接在實現檔案中使用該屬性的getter和setter方法，並使用例項變數_name。並且編譯器會根據屬性的可讀和可寫自動判斷是否提供setter方法。

那麼在這種情況下，如果你宣告瞭@dynamic的屬性，編譯器該如何處理呢？所有synthesize相關的特性將不再起作用，你需要自己去實現屬性的相關方法。

總接一下屬性合成的新特性：

除非明確說明，否則屬性相關的accessor方法（getter和setter）將自動生成。 除非所有的accessor方法提供例項變數，否則例項變數（例如_name）會自動生成。 如果使用了@synthesize，並沒有提供實力變數名的話，會自動生成。 如果使用了@dynamic，那麼自動合成無效，需要開發者自己實現。 Core Data的NSManagedObject及其子類不使用預設的屬性合成功能。 4、語法簡化

很多剛從其他程式語言轉到Objective-C的同學看到長長的函式名會感到崩潰，不過我在上一篇文章中也提到過，這種語法讓訊息的傳遞像一個英語句子，大大增強了可讀性。比如你想初始化一個浮點數，需要這麼寫：

NSNumber value = [NSNumber numberWithFloat:123.45f]; 從這句中我們能夠明確的知道程式碼的含義，但是，是否連簡單的賦值語句也要這麼處理呢？蘋果在本次新特性中採用了折中的處理方式，針對很多基礎型別採用了簡寫的方式，實現語法簡化。簡化以後，我們會發現從語法層面，這些簡化的Objective-C更像Python和Ruby等動態語言的語法了。下面我們逐一介紹：

NSNumber

簡化前的寫法：

NSNumber *value;
value = [NSNumber numberWithInt:12345];
value = [NSNumber numberWithFloat:123.45f];
value = [NSNumber numberWithDouble:123.45];
value = [NSNumber numberWithBool:YES];

簡化後的寫法：

NSNumber *value;
value = @12345;
value = @123.45f;
value = @123.45;
value = @YES;

裝箱表示式也可以採用類似的寫法：

NSNumber *piOverSixteen = [NSNumber numberWithDouble: ( M_PI / 16 )];
NSString *path = [NSString stringWithUTF8String: getenv("PATH")];

可以分別簡寫為：

NSNumber *piOverSixteen = @( M_PI / 16 );
NSString *path = @( getenv("PATH") );

對於字串表示式來說，需要注意的是表示式的值一定不能是NULL，否則會丟擲異常。

NSArray

對於NSArray的初始化來說，有非常多的寫法，這裡就不再一一羅列，我們直接看新的寫法

NSArray *array;
array = @[];             //空陣列
array = @[ a ];          //一個物件的陣列
array = @[ a, b, c ];    //多個物件的陣列

非常簡單，再也不用記住初始化多個物件的陣列時，後面還要跟一個倒黴的nil。

現在我們看一下當宣告多物件的陣列時，編譯器是如何處理的：

array = @[ a, b, c ]; 編譯器生成的程式碼：

id objects[] = { a, b, c };
NSUInteger count = sizeof(objects)/ sizeof(id);
array = [NSArray arrayWithObjects:objects count:count];

好吧，編譯器已經為我們把這些簡單重複的工作都做了，我們就可以安心解決真正的問題了：）不過有一點要注意，如果a，b，c物件有nil的話，執行時會丟擲異常，這點和原來的處理方式不同，編碼的時候要多加小心。

NSDictionary

同樣，對於字典這個資料結構來說，有很多種初始化的方式，我們來看新的寫法：

NSDictionary *dict;
dict = @{};     //空字典
dict = @{ k1 : o1 };     //包含一個鍵值對的字典
dict = @{ k1 : o1, k2 : o2, k3 : o3 }; //包含多個鍵值對的字典

最後我們總接一下容器類資料結構簡化的限制：

1、採用上述寫法構建的容器都是不可變的，如果需要生成可變容器，可以傳遞-mutableCopy訊息。例如

NSMutableArray *mutablePlanets = [@[
   @"Mercury", @"Venus", @"Earth",
   @"Mars", @"Jupiter", @"Saturn",
   @"Uranus", @"Neptune"
 ] mutableCopy];

2、不能對常量陣列直接賦值，解決辦法是在類方法(void)initialize進行賦值，如下：

@implementation MyClass

static NSArray *thePlanets;
+ (void)initialize {
  if (self == [MyClass class]) {
    thePlanets = @[
      @"Mercury", @"Venus", @"Earth",
      @"Mars", @"Jupiter", @"Saturn",
      @"Uranus", @"Neptune"
    ];
} }

3、沒有常量字典

5、物件下標

容器的語法簡化讓我們不難想到，可以通過下標的方式存取陣列和字典的資料。

比如對於陣列： 

NSArray *array = @[ a, b, c ];

我們可以這樣寫：

id obj = array[i];     //通過下標方式獲取陣列物件，替換原有寫法：array objectAtIndex:i];
array[i] = newObj;     //也可以直接為陣列物件賦值。替換原有寫法：[array replaceObjectAtIndex:i withObject:newObj];

對於字典：

NSDictionary *dict = @{ k1 : o1, k2 : o2, k3 : o3 };

我們可以這樣寫：

id obj = dict[k2];     //獲取o2物件，替換原有寫法：[dic objectForKey:k2];
dic[k2] = newObj;  //重新為鍵為k2的物件賦值，替換原有寫法：[dic setObject:newObj forKey:k2]

同時，我們自己定義的容器類，只要實現了規定的下標方法，就可以採用下標的方式訪問資料。要實現的方法如下：

陣列型別的下標方法

- (elementType)objectAtIndexedSubscript:(indexType)idx; 
- (void)setObject:(elementType)object atIndexedSubscript:(indexType)idx;

字典型別的下標方法

- (elementType)objectForKeyedSubscript:(keyType)key; 
- (void)setObject:(elementType)object forKeyedSubscript:(keyType)key;

其中需要注意的是indexType必須是整數，elementType和keyType必須是物件指標。

總結

關於語言的新特性這次就介紹到這裡，使用新版的Objective-C，你就可以獲得這些新特性，編寫更簡潔的程式碼，同時避免一些常見的陷阱。One more thing，這些語法特性是完全向下相容，使用新特性編寫出來的程式碼，經過編譯後形成的二進位制程式可以執行在之前釋出的任何OS中。

由於蘋果公司Mac、iPhone和iPad銷量的突飛猛進，App Store上的應用形成了一個龐大的App帝國，這個完整的生態圈同時又有力的推進了開發語言Objective-C的高速發展，這門語言既保持了物件導向、訊息傳遞和動態語言的特性，同時也在不斷的做減法，語法的簡化會大大提升開發者的效率，讓開發者的精力更多的放在創意和App的實現上。

每一門語言的大放異彩都離不開其特定的環境土壤，一如當年的Lisp，Smalltalk，C，C++，Java，C#，好吧，現在是——Objective-C。

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