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原文鏈接: http://www.yifeiyang.net/iphone-development-introduction-7-from-the-c-c-language-to-objective-c-language/

Objective-C，通常寫作ObjC和較少用的Objective C或Obj-C，是擴充C的面向對象編程語言。所以有一定C/C++語言基礎理解和掌握Objective-C也會相應的快些。這回，我們將比較著學習 Objective-C語言，掌握其語法并理解其思想。

語法

讓我們先來看看C++和Objective-C中對于類的宣言 :

C++


Objective-C

通過比較上面兩段代碼，從語法的角度上我們看到 Objective-C 語言有以下特點:

• 用 #import 取代了 #include

#import 相當于 C/C++ 語言中的 #include＋#pragma once。當頭文件嵌套包含的時候，它的作用就發揮出來了。
當某一頭文件已經被讀取后，又一次被 #include 的時候，#pragma once 這會跳過該次讀取。
比如我們在C/C++語言的頭文件中常常這樣定義，就是為了實現 #pragma once 而做的 :

• 繼承的時候沒有限定符
  繼承都是 public 的。
• 沒有構建和虛構函數
• 成員變量/函數沒有限定符
  成員變量缺省是 private 的，而函數是 public 的。
• 沒有const關鍵字
• 沒有virtual關鍵字
  Objec tive-C 中函數缺省的就是 virtual 的。

接下來再看看具體的實現 :

C++

Objective-C

• 實例方法

方法前面的“-”是實例方法（類似于C++中的類成員函數）

• 類方法

前綴為“+”的是類方法（類似于C++中的靜態成員函數，或者是全局函數）

• 類變量

與C/C++語言中的靜態變量一樣，Objective-C 中的類變量就是以 static 聲明的變量。（只在當前定義文件中有效）
如果子類也想參照父類中的類變量的時候，須定義屬性參照方法（類方法）。（這與面向對象中的封裝概念有所背馳，降低了 凝聚度 ）

• 單一繼承

Objective-C 與 Java 語言一樣，都是單一繼承。 如果想實現多重繼承，可以只用類似Java 中 implements 的方法。（Objective-C 中叫做 protocol）

• 發送消息

Objective-C 中類似于C/C++中函數調用的地方都被稱作“ 發送消息 ”。調用某個函數，被稱為發送了某個消息。其形式如下圖所示 :

Objective-C的發送消息

• 方法，SEL，方法實現

Objective-C 中方法，SEL型，實現的關系如如下圖所示 :

Objective-C的方法

概念

SEL，IMP的定義

接下來，我們來看看 Objective-C 語言中的頭文件 objc.h 的定義 :

id
id和void *并非完全一樣。 在上面的代碼中，id是指向struct objc_object的一個指針，這個意思基本上是說，id是一個指向任何一個繼承了Object（或者NSObject）類的對象。 需要注意的是id 是一個指針，所以你在使用id的時候不需要加星號。 比如id foo=nil定義了一個nil指針，這個指針指向NSObject的一個任意子類。而id *foo=nil則定義了一個指針，這個指針指向另一個指針，被指向的這個指針指向NSObject的一個子類。

nil
nil和C語言的NULL相同，在objc/objc.h中定義。 nil表示一個Objctive-C對象，這個對象的 指針指向空 （沒有東西就是空）。
Nil
首字母大寫的Nil和nil有一點不一樣， Nil定義一個 指向空的類 （是Class，而不是對象）。
SEL
SEL是“selector”的一個類型，表示一個方法的名字。比如以下方法：

-[Foo count] 和 -[Bar count] 使用同一個selector，它們的selector叫做count。

在上面的頭文件里我們看到， SEL是指向 struct objc_selector的指針， 但是objc_selector是什么呢？那么實際上，你使用GNU Objective-C的運行時間庫和NeXT Objective-C的運行運行時間庫（Mac OS X使用NeXT的運行時間庫）時,它們的定義是不一樣的。實際上Mac OSX僅僅將SEL映射為C字符串。比如，我們定義一個Foo的類，這個類帶有一個- (int) blah方法，那么以下代碼：

會輸出為 SEL=blah。 說白了SEL就是 返回方法名 。

這樣的機制大大的增加了我們的程序的靈活性，我們可以通過給一個方法傳遞SEL參數，讓這個方法動態的執行某一個方法；我們也可以通過配置文件指定需要執行的方法，程序讀取配置文件之后把方法的字符串翻譯成為SEL變量然后給相應的對象發送這個消息。

在 Objective-C 運行時庫中，selector 是作為數組來管理的。這都是從效率的角度出發：函數調用的時候，不是通過方法名字比較而是指針值的比較來查找方法，由于整數的查找和匹配比字符串要快得多，所以這樣可以在某種程度上提高執行的效率。

這樣就必須保證所有類中的 selector 須指向同一實體（數組）。一旦有新的類被定義，其中的 selector 也需要映射到這個數組中。

實際情況下，總共有兩種 selector 的數組： 預先定義好的 內置selector數組 和 用于 動態追加的selector數組 。

• 內置selector

簡單地說，內置的selector就是一個大的字符串數組。定義在objc-sel-table.h文件中:

可以看到，數組的大小NUM_BUILTIN_SELS定義為 16371 。字符串按照字母順序排序，簡單的都是為了運行時檢索的速度（ 二分法查找 ）。 從定義好的 selector 名稱我們可以看到一些新的方法名稱，比如 CIConetext，CI開頭的方法是由Tiger開始導入的程序庫。
每次系統更新的時候，這個數組也是需要更新的。

• 動態追加selector

另一個用于動態追加的 selector,其定義在 objc-sel.m 和 objc-sel-set.m 文件中 新的 selector 都被追加到 _buckets 成員中，其中追加和搜索 使用 Hash 算法 。

IMP

從上面的頭文件中我們可以看到，IMP定義為

這樣說來， IMP是一個 指向函數的指針 ，這個被指向的函數包括id(“self”指針)，調用的SEL（方法名），再加上一些其他參數。說白了IMP就是 實現方法 。

我們取得了函數指針之后， 也就意味著我們取得了執行的時候的這段方法的代碼的 入口 ，這樣我們就可以像普通的C語言函數調用一樣使用這個函數指針。 當 然我們可以把函數指針作為參數傳遞到其他的方法，或者實例變量里面，從而獲得極大的動態性。我們獲得了動態性，但是付出的代價就是編譯器不知道我們要執行 哪一個方法所以在編譯的時候不會替我們找出錯誤，我們只有執行的時候才知道，我們寫的函數指針是否是正確的。所以，在使用函數指針的時候要非常準確地把握 能夠出現的所有可能，并且做出預防。尤其是當你在寫一個供他人調用的接口API的時候，這一點非常重要。

方法的定義

在頭文件 objc-class.h 中，有方法的定義 :

這個定義看上去包括了我們上面說過的其他類型。也就是說，Method（我們常說的方法）表示一種類型，這種類型與selector和實現(implementation)相關。

最初的SEL是方法的名稱method_name。char型的method_types表示方法的參數。最后的IMP就是實際的函數指針，指向函數的實現。

Class的定義

Class（類）被定義為一個指向struct objc_class的指針，在objc/objc-class.h中它是這么定義的：

由以上的結構信息，我們可以像類似于C語言中結構體操作一樣來使用成員。比如下面取得類的名稱:

發送消息與函數調用的不同

Objective-C的消息傳送如下圖所示 :

發送消息的過程，可以總結為以下內容 :

• 首先，指定調用的方法
• 為了方法調用，取得 selector

源代碼被編譯以后，方法被解釋為 selector。這里的 selector 只是單純的字符串。

• 消息發送給對象B

消息傳送使用到了 objc_msgSend 運行時API。這個API只是將 selector 傳遞給目標對象B。

• 從 selector 取得實際的方法實現

首先，從對象B取得類的信息，查詢方法的實現是否被緩存（上面類定義中的struct objc_cache *cache;）。如果沒有被緩 存，則在方法鏈表中查詢（上面類定義中的struct objc_method_list **methodLists;）。

• 執行

利用函數指針，調用方法的實現。這時，第一個參數是對象實例，第二個是 selector。

• 傳送返回值

利用 objc_msgSend API 經方法的返回值傳送回去。

簡單地從上面發送消息的過程可以看到，最終還是以函數指針的方式調用了函數。為什么特意花那么大的功夫繞個大圈子呢？

這些年，隨著程序庫尺寸的擴大，動態鏈接庫的使用已經非常普遍。就是說，應用程序本身并不包括庫代碼，而是在啟動時或者運行過程中動態加載程序庫。這樣一來一方面可以減小程序大小，另一方面可以提升了代碼重用（不用再造輪子）。但是，隨之帶來了向下兼容的問題。

如果程序庫反復升級，添加新的方法的時候，開發者與用戶間必須保持一致的版本，否則將產生運行時錯誤。一般，解決這個問題是，調用新定義的方法的時 候，實現檢查當前系統中是否存在新方法的實現。如果沒有，跳過它或者簡單地產生警告信息。 Objective-C中的respondsToSelector:方法就可以用來實現這樣的動作。

但是，這并不是萬全的解決方案。如果應用程序與新的動態程序庫（含有新定義的API）一起編譯后，新定義的API符號也被包含進去。而這樣的應用程 序放到比較舊的系統（舊的動態程序庫）中運行的時候，因為找不到鏈接符號，程序將不能啟動。這就是 win32系統中常見的「DLL地域」。

為了解決這個問題， Objective-C 編譯得到的二進制文件中，函數是作為 selector 來保存的 。就是說，不管調用什么函數，二進制文件中不會包含符號信息。為了驗證 Objective-C 編譯的二進制文件是否包含符號信息，這里用 nm 命令來查看。

源代碼如下 :

這里調用了 alloc、initWithString:、length 等方法。

可以看到，這里沒有alloc、initWithString:、length3個方法的符號。所以，即使我們添加了新的方法，也可以在任何新舊系 統中運行。當然，函數調用之前，需要使用 respondsToSelector: 來確定方法是否存在。正是這樣的特性，使得程序可以運行時動態地查詢要執行的方法，提高了 Objective-C 語言的柔韌性。

Target-Action Paradigm

Objective-C 語言中，GUI控件對象間的通信利用 Target-Action Paradigm。不像其他事件驅動的 GUI 系統實現的那樣，需要以回調函數的形式注冊消息處理函數（Win32/MFC，Java AWT, X Window）。Target-Action Paradigm 完全是面向對象的事件傳遞機制。

例如用戶點擊菜單的事件，用Target-Action Paradigm來解釋就是，調用菜單中被設定目標的Action。這個Action對應的方法不一定需要實現。目標與Action的指定與方法的實現沒 有關系，源代碼編譯的時候不會檢測，只是在運行時確認（參考前面消息傳送的機制）。

運行時，通過 respondsToSelector: 方法來檢查實現的情況。如果有實現，那么使用 performSelector:withObject: 來調用具體的Action，像是下面的代碼:

通過這樣的架構，利用 setTarget: 可以更該其他的目標，或者 setAction: 變換不同的Action。實現動態的方法調用。

從C/C++語言到Objective-C語言