ios開發 瞭解Objective-C語言的起源

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Objective-C與C++、Java等物件導向語言類似，不過很多方面有所差別。若是用過另一種物件導向語言，那麼就能理解Objective-C所用的許多範式與模板了。然而文法上也許會顯得陌生，因為該語言使用“訊息結構”（messaging structure）而非“函數調用”（function calling）。Objective-C語言由Smalltalk演化而來，後者是訊息型語言的鼻祖。訊息與函數調用之間的區別看上去就像這樣：

1 // Messaging (Objective-C)  2 Object *obj = [Object new];  3 [obj performWith:parameter1 and:parameter2];  4  5 // Function calling (C++)  6 Object *obj = new Object;  7 obj->perform(parameter1, parameter2); 

關鍵區別在於：使用訊息結構的語言，其運行時所應執行的代碼由運行環境來決定；而使用函數調用的語言，則由編譯器決定。如果範例代碼中調用的函數是多態的，那麼在運行時就要按照“虛方法表”（virtual table）來查出到底應該執行哪個函數實現。而採用訊息結構的語言，不論是否多態，總是在運行時才會去尋找所要執行的方法。實際上，編譯器甚至不關心接收訊息的對象是何種類型。接收訊息的對象問題也要在運行時處理，其過程叫做“動態綁定”（dynamic binding

Objective-C的重要工作都由“運行期組件”（runtime component）而非編譯器來完成。使用Objective-C的物件導向特性所需的全部資料結構及函數都在運行期組件裡面。舉例來說，運行期組件中含有全部記憶體管理方法。運行期組件本質上就是一種與開發人員所編代碼相連結的“動態庫”（dynamic library），其代碼能把開發人員編寫的所有程式粘合起來。這樣的話，只需更新執行期組件，即可提升應用程式效能。而那種許多工作都在“編譯期”（compile time）完成的語言，若想獲得類似的效能提升，則要重新編譯應用程式代碼。

Objective-C是C的“超集”（superset），所以C語言中的所有功能在編寫Objective-C代碼時依然適用。因此，必須同時掌握C與Objective-C這兩門語言的核心概念，方能寫出高效的Objective-C代碼來。其中尤為重要的是要理解C語言的記憶體模型（memory model），這有助於理解Objective-C的記憶體模型及其“引用計數”（reference counting）機制的工作原理。若要理解記憶體模型，則需明白：Objective-C語言中的指標是用來指示對象的。想要聲明一個變數，令其指代某個對象，可用如下文法：

NSString *someString = @"The string"; 

這種文法基本上是照搬C語言的，它聲明了一個名為someString的變數，其類型是NSString*。也就是說，此變數為指向NSString的指標。所有Objective-C語言的對象都必須這樣聲明，因為對象所佔記憶體總是分配在“堆空間”（heap space）中，而絕不會分配在“棧”（stack）上。不能在棧中分配Objective-C對象：

NSString stackString;  // error: interface type cannot be statically allocated 

someString變數指向分配在堆裡的某塊記憶體，其中含有一個NSString對象。也就是說，如果再建立一個變數，令其指向同一地址，那麼並不拷貝該對象，只是這兩個變數會同時指向此對象：

NSString *someString = @"The string";  NSString *anotherString = someString; 

只有一個NSString執行個體，然而有兩個變數指向此執行個體。兩個變數都是NSString*型，這說明當前“棧幀”（stack frame）裡分配了兩塊記憶體，每塊記憶體的大小都能容下一枚指標（在32位架構的電腦上是4位元組，64位電腦上是8位元組）。這兩塊記憶體裡的值都一樣，就是NSString執行個體的記憶體位址。

圖1-1描述了此時的記憶體布局。存放在NSString執行個體中的資料含有代表字串實際內容的位元組。

分配在堆中的記憶體必須直接管理，而分配在棧上用於儲存變數的記憶體則會在其棧幀彈出時自動清理。

Objective-C將堆記憶體管理抽象出來了。不需要用malloc及free來分配或釋放對象所佔記憶體。Objective-C運行期環境把這部分工作抽象為一套記憶體管理架構，名叫“引用計數”（參見第29條）。

在Objective-C代碼中，有時會遇到定義裡不含*的變數，它們可能會使用“棧空間”（stack space）。這些變數所儲存的不是Objective-C對象。比如CoreGraphics架構中的CGRect就是個例子：

CGRect frame;  frame.origin.x = 0.0f;  frame.origin.y = 10.0f;  frame.size.width = 100.0f;  frame.size.height = 150.0f; 

CGRect是C結構體，其定義是：

struct CGRect {    CGPoint origin;    CGSize size;  };  typedef struct CGRect CGRect; 

整個系統架構都在使用這種結構體，因為如果改用Objective-C對象來做的話，效能會受影響。與建立結構體相比，建立對象還需要額外開銷，例如分配及釋放堆記憶體等。如果只需儲存int、float、double、char等“非物件類型”（nonobject type），那麼通常使用CGRect這種結構體就可以了。

在著手編寫Objective-C代碼之前，建議讀者先看看C語言教程，以熟悉其文法。若是還沒熟悉C語言就直接進入Objective-C的話，那麼某些文法也許會令你困惑。

要點

Objective-C為C語言添加了物件導向特性，是其超集。Objective-C使用動態綁定的訊息結構，也就是說，在運行時才會檢查物件類型。接收一條訊息之後，究竟應執行何種代碼，由運行期環境而非編譯器來決定。

理解C語言的核心概念有助於寫好Objective-C程式。尤其要掌握記憶體模型與指標。

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