WWDC2012：Objective-C的新特性

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接着上一篇文章說，Objective-C在計算機編程語言中有悠久的歷史，80年代初Brad Cox和Tom Love發明了Objective-C，1988年喬布斯的Next公司獲得了這門編程語言語言的授權，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是其語言和運行庫。喬布斯回歸蘋果，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。與其他面向對象語言相比，Objective-C采用了一個非常小的運行時庫代替了虛擬機。

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后面的爆發積蓄力量，當蘋果平台級的應用出現之后，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序員的喜愛，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，成功超越了老牌編程語言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操作系統和軟件，后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一直是一門優秀的編程語言，而且它一直在發展。從1.0到2.0，從面向對象的C語言擴展，到內存引用計數管理，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，這在其他編程語言中是很少見的，這些新特性的引入也不斷為開發人員帶來軟件設計和研發上的便利。

不過對於編程語言之爭，一直是程序員之間的一個槽點，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，編程語言確實有設計思想、語法和效率上的優劣之分，盡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，把一門編程語言發揮到極限，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類由聲明文件h和實現文件m組成，所有的public方法都在h文件中聲明，private方法可以寫在m文件中，但是在早期的編譯環境中需要注意方法的順序，例如下面的代碼，在早期的編譯環境會給出警告：

類和方法聲明：

@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之后還有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，也可以提前聲明私有方法，如下：

在m文件中增加：

@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，首先掃描方法聲明，然后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采用的默認編譯器是Apple LLVM compiler 3.1，以上代碼在最新的編譯環境下正常運行。

2、枚舉類型的改進

在OS X v10.5之前，我們如何在Objective-C中定義一個枚舉類型呢？如下：

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

這種寫法簡單明了，用起來也不復雜，但是有一個問題，就是其枚舉值的數據范圍是模糊的，這個數值可能非常大，可能是負數，無法界定。

在OS X v10.5之后和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，首先這個枚舉的數據類型是確定的，無符號整數。其次由於我們采用了 NSUInteger，可以不用考慮32位和64位的問題。帶來的問題是數據類型和枚舉常量沒有顯式的關聯。

在XCode4.4中，你可以這樣寫枚舉了：

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

在列出枚舉內容的同時綁定了枚舉數據類型NSUInteger，這樣帶來的好處是增強的類型檢查和更好的代碼可讀性。

當然，對於普通開發這來說，枚舉類型可能不會涉及到復雜的數據，使用之前的兩種寫法也不會有什么大問題。無論如何，在XCode4.4發布之后，我們就可以嘗試采用新的寫法了。

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。那么我們在Objective-C中是如何進行處理屬性呢？很簡單，首先在h文件中定義屬性：

@property (strong) NSString *name;

然后在m文件中使用@synthesize指令實現屬性的accessor方法和定義實例變量ivar：

@synthesize name = _name;

@synthesize的含義是，如果沒有進行重載的情況下，編譯器會根據讀寫屬性自動為類實例變量_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？但是沒有最簡單只有更簡單。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文件中聲明屬性name后，就可以直接在實現文件中使用該屬性的getter和setter方法，並使用實例變量_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。

那么在這種情況下，如果你聲明了@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：

1. 除非明確說明，否則屬性相關的accessor方法（getter和setter）將自動生成。
2. 除非所有的accessor方法提供實例變量，否則實例變量（例如_name）會自動生成。
3. 如果使用了@synthesize，並沒有提供實力變量名的話，會自動生成。
4. 如果使用了@dynamic，那么自動合成無效，需要開發者自己實現。
5. Core Data的NSManagedObject及其子類不使用默認的屬性合成功能。

4、語法簡化

很多剛從其他編程語言轉到Objective-C的同學看到長長的函數名會感到崩潰，不過我在上一篇文章中也提到過，這種語法讓消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，需要這么寫：

NSNumber value = [NSNumber numberWithFloat:123.45f];

從這句中我們能夠明確的知道代碼的含義，但是，是否連簡單的賦值語句也要這么處理呢？蘋果在本次新特性中采用了折中的處理方式，針對很多基礎類型采用了簡寫的方式，實現語法簡化。簡化以后，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];

簡化后的寫法：

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

裝箱表達式也可以采用類似的寫法：

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") );

對於字符串表達式來說，需要注意的是表達式的值一定不能是NULL，否則會拋出異常。

NSArray

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

NSArray *array; array = @[];             //空數組
array = @[ a ];          //一個對象的數組
array = @[ a, b, c ];    //多個對象的數組

非常簡單，再也不用記住初始化多個對象的數組時，后面還要跟一個倒霉的nil。

現在我們看一下當聲明多對象的數組時，編譯器是如何處理的：

array = @[ a, b, c ];

編譯器生成的代碼：

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復的工作都做了，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對象有nil的話，運行時會拋出異常，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，對於字典這個數據結構來說，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

 

 

最后我們總接一下容器類數據結構簡化的限制：

1、采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消息。例如

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

2、不能對常量數組直接賦值，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、對象下標

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數組和字典的數據。

比如對於數組： 

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

我們可以這樣寫：

id obj = array[i];     //通過下標方式獲取數組對象，替換原有寫法：array objectAtIndex:i];
array[i] = newObj;     //也可以直接為數組對象賦值。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對象，替換原有寫法：[dic objectForKey:k2];
dic[k2] = newObj;  //重新為鍵為k2的對象賦值，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，就可以采用下標的方式訪問數據。要實現的方法如下：

數組類型的下標方法

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

字典類型的下標方法

- (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必須是對象指針。

 

總結

關於語言的新特性這次就介紹到這里，使用新版的Objective-C，你就可以獲得這些新特性，編寫更簡潔的代碼，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兼容，使用新特性編寫出來的代碼，經過編譯后形成的二進制程序可以運行在之前發布的任何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，這門語言既保持了面向對象、消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。