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WWDC2012:Objective-C的新特性  

2013-05-08 21:24:05|  分类: ios开发 |  标签: |举报 |字号 订阅

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 Objective-C在计算机编程语言中有悠久的历史,80年代初Brad Cox和Tom Love发明了Objective-C,1988年乔布斯的Next公司获得了这门编程语言语言的授权,并开发出了Objective-C的语言库和NEXTSTEP的开发环境。NextStep是以Mach和BSD为基础,Objective-C是其语言和运行库。乔布斯回归苹果,NextStep成了Max OS X的基础,Objective-C成了Apple的当家语言,现在基本上是Apple在维护Objective-C的发展。与其他面向对象语言相比,Objective-C采用了一个非常小的运行时库代替了虚拟机。


    在苹果的AppStore推出之前,Objective-C一直相对小众,但是其优秀的语言特性似乎一直在为后面的爆发积蓄力量,当苹果平台级的应用出现之后,Objective-C开始大放异彩,静态语言的效率和动态语言的特性得到众多程序员的喜爱,这一点在TIOBE语言排行榜上表现的非常明显。2007年iPhone刚推出的时候,Objective-C在TIOBE上排名45,2011年排名第5,2012年7月排名第3,成功超越了老牌编程语言C++,排在Objective-C前面的是经典语言C、Java。


     2007年之前Objective-C小众是因为它只能开发苹果的操作系统和软件,后来之所以流行恰恰也是因为这一点,这不仅让人感慨这无常的人生。不过有一点是没有变,Objective-C一直是一门优秀的编程语言,而且它一直在发展。从1.0到2.0,从面向对象的C语言扩展,到内存引用计数管理,属性管理,引入块的概念,实现自动引用计数等等,几乎每年都会有新特性加入,这在其他编程语言中是很少见的,这些新特性的引入也不断为开发人员带来软件设计和研发上的便利。


    不过对于编程语言之争,一直是程序员之间的一个槽点,大家没事就吐啊吐啊,你说一门语言优秀,那肯定有一帮人跳出来说这门语言烂。我的观点是,编程语言确实有设计思想、语法和效率上的优劣之分,尽可能去使用那些你觉得优秀的语言,这会帮助你发挥自己和这门语言的潜力。用它,就去发现它的优点,把一门编程语言发挥到极限,你也就离牛人不远了。


     今年2012的WWDC上,苹果针对Objective-C和LLVM编译器都做了重大改进,我们来看一看Objective-C增加了哪些新特性。


1、方法顺序无关


Objective-C类由声明文件h和实现文件m组成,所有的public方法都在h文件中声明,private方法可以写在m文件中,但是在早期的编译环境中需要注意方法的顺序,例如下面的代码,在早期的编译环境会给出警告:


类和方法声明:

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

实现:

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

早期编译器编译时会出现:warning: instance method '-getCode:' not found...


     这是因为根据编译顺序,编译器不知道在doSomething之后还有getCode方法,所以会给出警告。解决办法有多种,比如可以把getCode方法放到doSomething之前,也可以提前声明私有方法,如下:


在m文件中增加:

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

     新版编译器在LLVM中增加了新特性,改变了顺序编译的方式,首先扫描方法声明,然后再对其实现部分进行编译。这样无论是public还是private方法,就变得顺序无关了。目前XCode的最新版本4.3.3采用的默认编译器是Apple LLVM compiler 3.1,以上代码在最新的编译环境下正常运行。


2、枚举类型的改进


在OS X v10.5之前,我们如何在Objective-C中定义一个枚举类型呢?如下:


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

    这种写法简单明了,用起来也不复杂,但是有一个问题,就是其枚举值的数据范围是模糊的,这个数值可能非常大,可能是负数,无法界定。


在OS X v10.5之后和iOS中,你可以这样写:


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

     这种写法的好处是,首先这个枚举的数据类型是确定的,无符号整数。其次由于我们采用了 NSUInteger,可以不用考虑32位和64位的问题。带来的问题是数据类型和枚举常量没有显式的关联。


在XCode4.4中,你可以这样写枚举了:


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

     在列出枚举内容的同时绑定了枚举数据类型NSUInteger,这样带来的好处是增强的类型检查和更好的代码可读性。


     当然,对于普通开发这来说,枚举类型可能不会涉及到复杂的数据,使用之前的两种写法也不会有什么大问题。无论如何,在XCode4.4发布之后,我们就可以尝试采用新的写法了。


3、属性合成


     每个开发人员对property都很熟悉,我们需要为类定义属性,编写getter和setter方法。那么我们在Objective-C中是如何进行处理属性呢?很简单,首先在h文件中定义属性:


@property (strong) NSString *name;

然后在m文件中使用@synthesize指令实现属性的accessor方法和定义实例变量ivar:


@synthesize name = _name;

    @synthesize的含义是,如果没有进行重载的情况下,编译器会根据读写属性自动为类实例变量_name生成getter和setter方法。当然,你也可以用@dynamic指令指定该属性的相关方法由开发人员实现。


    这样看起来是不是已经很简单了?但是没有最简单只有更简单。在XCode4.4中,我们可以省略掉@synthesize name = _name;这一行,完全交给编译器去实现。也就是说在h文件中声明属性name后,就可以直接在实现文件中使用该属性的getter和setter方法,并使用实例变量_name。并且编译器会根据属性的可读和可写自动判断是否提供setter方法。


   那么在这种情况下,如果你声明了@dynamic的属性,编译器该如何处理呢?所有synthesize相关的特性将不再起作用,你需要自己去实现属性的相关方法。


总结一下属性合成的新特性:


  1. 除非明确说明,否则属性相关的accessor方法(getter和setter)将自动生成。
  2. 除非所有的accessor方法提供实例变量,否则实例变量(例如_name)会自动生成。
  3. 如果使用了@synthesize,并没有提供实力变量名的话,会自动生成。
  4. 如果使用了@dynamic,那么自动合成无效,需要开发者自己实现。
  5. Core Data的NSManagedObject及其子类不使用默认的属性合成功能。


4、语法简化


     很多刚从其他编程语言转到Objective-C的同学看到长长的函数名会感到崩溃,不过我在上一篇文章中也提到过,这种语法让消息的传递像一个英语句子,大大增强了可读性。比如你想初始化一个浮点数,需要这么写:


NSNumber value = [NSNumber numberWithFloat:123.45f];

     从这句中我们能够明确的知道代码的含义,但是,是否连简单的赋值语句也要这么处理呢?苹果在本次新特性中采用了折中的处理方式,针对很多基础类型采用了简写的方式,实现语法简化。简化以后,我们会发现从语法层面,这些简化的Objective-C更像Python和Ruby等动态语言的语法了。下面我们逐一介绍:


NSNumber

简化前的写法:


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

简化后的写法:


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

装箱表达式也可以采用类似的写法:

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

可以分别简写为:

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

对于字符串表达式来说,需要注意的是表达式的值一定不能是NULL,否则会抛出异常。


NSArray

对于NSArray的初始化来说,有非常多的写法,这里就不再一一罗列,我们直接看新的写法

NSArray *array;
array = @[];             //空数组
array = @[ a ];          //一个对象的数组
array = @[ a, b, c ];    //多个对象的数组

非常简单,再也不用记住初始化多个对象的数组时,后面还要跟一个倒霉的nil。

现在我们看一下当声明多对象的数组时,编译器是如何处理的:

array = @[ a, b, c ];

编译器生成的代码:

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

好吧,编译器已经为我们把这些简单重复的工作都做了,我们就可以安心解决真正的问题了:)不过有一点要注意,如果a,b,c对象有nil的话,运行时会抛出异常,这点和原来的处理方式不同,编码的时候要多加小心。


NSDictionary

同样,对于字典这个数据结构来说,有很多种初始化的方式,我们来看新的写法:

NSDictionary *dict;
dict = @{};     //空字典
dict = @{ k1 : o1 };     //包含一个键值对的字典
dict = @{ k1 : o1, k2 : o2, k3 : o3 }; //包含多个键值对的字典


最后我们总接一下容器类数据结构简化的限制:

1、采用上述写法构建的容器都是不可变的,如果需要生成可变容器,可以传递-mutableCopy消息。例如


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

2、不能对常量数组直接赋值,解决办法是在类方法(void)initialize进行赋值,如下:


@implementation MyClass

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

3、没有常量字典

 

5、对象下标

容器的语法简化让我们不难想到,可以通过下标的方式存取数组和字典的数据。

比如对于数组: 

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

我们可以这样写:

id obj = array[i];     //通过下标方式获取数组对象,替换原有写法:array objectAtIndex:i];
array[i] = newObj;     //也可以直接为数组对象赋值。替换原有写法:[array replaceObjectAtIndex:i withObject:newObj];

对于字典:

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

我们可以这样写:

id obj = dict[k2];     //获取o2对象,替换原有写法:[dic objectForKey:k2];
dic[k2] = newObj;  //重新为键为k2的对象赋值,替换原有写法:[dic setObject:newObj forKey:k2]

同时,我们自己定义的容器类,只要实现了规定的下标方法,就可以采用下标的方式访问数据。要实现的方法如下:


数组类型的下标方法

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

字典类型的下标方法

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

其中需要注意的是indexType必须是整数,elementType和keyType必须是对象指针。

 

总结


     关于语言的新特性这次就介绍到这里,使用新版的Objective-C,你就可以获得这些新特性,编写更简洁的代码,同时避免一些常见的陷阱。One more thing,这些语法特性是完全向下兼容,使用新特性编写出来的代码,经过编译后形成的二进制程序可以运行在之前发布的任何OS中。


     由于苹果公司Mac、iPhone和iPad销量的突飞猛进,App Store上的应用形成了一个庞大的App帝国,这个完整的生态圈同时又有力的推进了开发语言Objective-C的高速发展,这门语言既保持了面向对象、消息传递和动态语言的特性,同时也在不断的做减法,语法的简化会大大提升开发者的效率,让开发者的精力更多的放在创意和App的实现上。


     每一门语言的大放异彩都离不开其特定的环境土壤,一如当年的Lisp,Smalltalk,C,C++,Java,C#,好吧,现在是——Objective-C。

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