OBJECTIVE-C入門(2) 類的聲明和定義

編譯處理指示 

    既然Objective-C是物件導向的程式語言，所以理應支援可重用的資料和函數的封裝體，即類。

    類是在結構體的基礎上發展的產物，結構體只能處理資料，在結構體之上增加對該資料處理的函數，就構成類的概念。類使程式總能提供對資料專門處理函數的安全調用，使得一系列的機能作為一個子系統供安全且重複的使用。

    像結構體一樣，類在使用之前必須先聲明，但是Objective-C並沒有像其他物件導向語言那樣提供聲明類的專用關鍵字或者文法，而是用編譯處理指示來實現，特徵是類聲明語句都須以@符號開始。

    類聲明的編譯處理指示以@interface開始，以@end結尾，在這之間代碼便是類變數的定義和方法的聲明。類的聲明和定義比其他語言複雜，這會讓剛開始學習Objective-C的人非常困惑（準確的說，其他語言如Java只需定義類而不用聲明，而Objective-C需要先聲明再定義）。

@interface 類名 : 父類名 {
    執行個體變數定義
    ...
}

方法聲明

@end

 

    這就是Objective-C類聲明的文法結構，其中執行個體變數是供類內部使用的變數，和結構體的成員變數相似，但是執行個體變數不能從類的外部使用，原則上只能被類內部的方法使用（當然只是原則上）。類可以沒有執行個體變數，這時{}可以省略。

    類的方法（注意和類方法的區別）是專屬該類的方法，與普通函數的區別是：類的方法可以操作類內部的執行個體變數。

    緊接類名後邊的是父類名，也就是說可以指定類的父類，構成繼承。繼承使類可繼承使用父類的機能，而僅定義父類沒有的機能。比如父類是抽象的哺乳動物類，如果定義貓類的時候，可以繼承哺乳動物這個父類，而在貓類中只定義貓區別與普通哺乳動物類的特有功能即可。

    父類可以不指定，這時編譯器會為類提供一個預設的類，即根類。

    Objective-C的根類隨具體編譯器的不同而有所不同，GCC編譯器中是Object，Mac OS X的Cocoa編譯環境中則是NSObject，除非自己開發根類時可以不指定父類，一般情況下都要採用系統提供的根類作為父類。僅在根類開發時，類的定義可以如下（沒有父類）：

@interface 類名
{
    執行個體變數聲明
    ...
}

類方法聲明

@end

 

    為什麼所有的類都必須繼承自一個共同的根類，那是因為根類提供了類正常動作所必須的一些基本機能，比如記憶體的取得和釋放，如果沒有根類，那麼所有的類都要自己去完成這些基本的工作，會使類非常的複雜而不能專註於具體業務（後面還會具體說明）。

    類中執行個體變數的聲明和普通C語言的變數聲明沒有什麼區別，但是類方法的聲明則差別很大，文法如下：

-(傳回值類型)  方法名 :  臨時參數列…;

    首先，最左邊的減號，代表該方法是類的執行個體方法，如果是加號則代表該方法為類方法。這裡須記住一點：普通定義類的時候，方法前用減號即執行個體方法即可，類方法是可以不用產生執行個體而直接調用的方法。執行個體方法和類方法的區別後面會詳細說明。

    其次，傳回值類型要放在（）中，如果函數需要參數的時候，參數的類型也要放到（）中，然後緊接參數名，如果有多個參數，則用逗號隔開。

    C語言函數的預設傳回值類型是int型，在Objective-C中新追加了一個id型的物件類型作為預設函數的傳回值類型。雖然傳回值可以不指定，但一般不建議這麼做。如果沒有傳回值，則要用(void)做明確說明。

@interface Test : Object
- (void)method;
@end

    在這個Test類聲明中，聲明了一個沒有傳回值，沒有參數的方法method，類和方法以及變數的命名規則和C語言一樣，以字母或底線開頭。但是習慣上類名的首字母大寫，方法名則全部小寫。

    到這裡，類的聲明已經做好了，但是方法method只是聲明了名稱和類型，具體實現的代碼怎麼寫呢？事實上，Objective-C將類的聲明和定義完全分開，在類的聲明中，只能定義執行個體變數和方法名及類型，具體的實現要用到@implementation這個編譯處理指示中進行。

@implementation 類名
執行個體方法定義
...
@end

    @implementation這個編譯指令具體定義@interface中聲明的方法，聲明過的方法，必須在這裡具體定義。 

 

類的執行個體化

 

    類經過聲明和定義，但是還不能直接使用，使用類之前必須分配具體的記憶體領域且進行適當的初始化。根據類的聲明具體分配一塊記憶體，這個過程叫執行個體化，而具體分配的這塊記憶體，叫做執行個體或者對象。

    C++或者Java中為我們提供好了new運算子，可以自動由類產生執行個體並完成初始化，而Objective-C執行個體化竟然也要類自己完成（即需要類給出執行個體化自己的方法）。執行個體化需要調查產生對象的大小，申請記憶體完成複雜的初始化，這些任務對普通使用者太難了，不過幸好編譯環境為我們提供了根類（Object）來協助完成這些功能，這也是為什麼所有的類都必須繼承自根類的原因（否則執行個體化方法要自己寫）。

    在根類Object中，定義了執行個體化根類以及繼承自根類的類的類方法alloc，一般的執行個體方法，必須先有執行個體才能調用，但是類方法，沒有執行個體也可以使用。所以類方法alloc雖然沒有執行個體，也是可以正常調用的。鑒於alloc是用來產生執行個體的類方法，所以也常常也被稱作Factory 方法。

+alloc;

    這是Object中alloc的聲明，+開頭，說明是一個類方法，預設傳回值為id類型，沒有參數。

    id型是代表對象的廣義類型，什麼類型的對象都可以放入id型的對象中。

    下面，就要調用alloc類方法，產生執行個體了，但是怎樣寫呢？如果熟悉C++，可能會首先想到下面的調用方式：

id obj =類名.alloc();

    遺憾的是，這種寫法是錯誤的，和大多數物件導向語言的調用方式不同，Objective-C有自己獨特的調用方式：

[類名 類方法名:參數序列...]

 

    如果是調用執行個體方法的時候，要將類名換成執行個體名，其中[  ]在Objective-C中被稱為訊息，這是因為在Objective-C中，從對象調用方法的時候，不是直接調用，而是向對象發送特定的訊息，對象接收到訊息後，根據訊息內容啟動相應的方法，這種方式雖然帶來了程式的柔軟性，但是比C語言的調用方式帶來額外的消耗，因為程式執行時要耗費時間檢索特定的方法然後啟動。

#import <stdio.h>
#import <objc/Object.h>

@interface Test : Object
- (void)method;
@end

@implementation Test
- (void)method {
    printf("Kitty on your lap\n");
}
@end

int main() {
id obj = [Test alloc];
    [obj method];

return 0;
}

 

    上面的程式是一個Objective-C簡單但完整的類執行個體例子，@interface完成類的聲明，繼承自根類Object。@implementation完成類的定義，具體定義method的實現方法。

    類聲明和定義準備好之後，在main函數中，首先定義id型的物件變數obj，然後調用Test類的父類Object的類方法alloc產生執行個體，最後調用執行個體obj的執行個體方法method，實現輸出列印。

    另外，如果不定義obj變數（或者說Test的執行個體只在這裡使用一次就不用了），也可以像下面的寫法：

[[Test alloc] method]

註：像上面的程式片段一樣，雖然對類的聲明和定義的具體位置沒有要求，但是習慣上把類的聲明放到標頭檔中，類的定義放到和類名同名的.m檔案中。