使用Objective-C的+(void)initialize初始化static變量

在《Objective C類方法load和initialize的區別》一文中，我介紹了Objective-C對待+(void)initialize和+(void)load兩個方法在編譯和執行時出現的不同。而這些不同也是在使用時應該非常注意的地方。不過文章里面我沒有講這兩個方法在Objective-C中究竟有什么實用價值。

其實+(void)initialize可以視為C#，Java中的靜態構造函數。有了這個方法，我們就不用像C++自己另找途徑來設計靜態構造函數了。不過Objective-C中又有一些很不同的地方，因為Objective-C里不能把數據成員限定為static或者const。也就是說，雖然Objective-C可以定義類方法，但是類不能有數據成員。所以也不存在靜態數據成員初始化的問題。

不過作為C語言的超集，Objective-C依然可以沿用C的一些特點了定義static的全局變量來作為類靜態成員。

舉個簡單的例子：

//header file
@interface Printer : NSObject
-(void)print:(NSString *)content;
@end


//implementation file
static int available;
@implementation Printer

+ (void)initialize {
    available = 1;
}

- (id)init {
    if (available <= 0) {
        NSLog(@"No available printer");
        return nil;
    }
    
    if (self = [super init]) {
        available--;
    }
    return self;
}

-(void)print:(NSString *)content {
    NSLog(@"%@", content);
}

-(void)dealloc {
    available++;
    [super dealloc];
}

@end

在我們的程序，我們有一個Printer類可以構造對象來打印一些內容，但是Printer不是無限，比如我們這里只有一個，於是我們就能構造出一個Printer來，如果該對象沒有被釋放，那么我們就無法構造出另一個來進行打印。

int main(int argc, const char * argv[])
{
    @autoreleasepool {        
        Printer *printer = [[Printer alloc] init];
        [printer print:@"Print..."];
        Printer *printer2 = [[Printer alloc] init];
        NSLog(@"%@",printer2);
        [printer release];
        printer2 = [[Printer alloc] init];
        NSLog(@"%@",printer2);
    }
    return 0;
}

 

Print...
No available printer
(null)

從上邊的例子，我們看出+(void)initialize方法正確的為available變量進行了初始化。

其實，static變量也可以定義在類方法的里面，這也是個實現的方法。

 

@implementation Printer

+ (int)available {
    static int available = 1;
    return available;
}

//other methods

@end

 

只是這樣做有幾個不便利的地方。第一，在我們的其它方法中如果想要使用available變量的時候，就不能直接寫變量名，而要寫成

Printer::available();

這樣字代碼就不那么簡潔了。

第二，因為Objective-C的方法是沒有訪問域的約束的，所有方法實際上都是public的。雖然，如果我們不在@interface中聲明+ (int)available方法，編譯器會在該方法被調用時給出警告，但是因為@implementation中定義了+ (int)available方法，運行時依然可以執行並得到正確的返回結果。而且還可以 NSObject的- (id)performSelector:(SEL)aSelector方法來規避警告。因此我們也就失去了靜態變量的對外部的隱藏性。另一方面，因為我們還察覺到我們無法對方法內靜態變量進行修改，於是又失去了類內部的共享性。

Objective-C中對於static變量，使用最多的地方，應該還是在單例模式(Singleton Patten)。比如上邊Printer類我們實際只有一個，就可以定義單例方法。

@implementation Printer

+ (Printer *)instance {
    static Printer *instance = nil;
    if (!instance) {
        instance = [[Printer alloc] init];
    }
    
    return instance;
}
//other methods

@end

 

不過個人認為將static Printer *instance = nil;定義在方法外邊作為全局變量，然后用+(void)initialize進行初始化，+ (Printer *)instance方法只返回變量會更好了。

static Printer *instance = nil;

@implementation Printer
+ (void)initialize {
    if (!instance) {
        instance = [[Printer alloc] init];
    }
}
+ (Printer *)instance {    
    return instance;
}
//other methods
@end

因為對於單例的初始化有線程安全的問題，而Apple的文檔中明確指出 +(void)initialize調用是 “in a thread-safe manner”。我們就不需要在 + (Printer *)instance 考慮線程安全性問題了。

另外，如果static變量是方法外部作為全局變量的話，那么它放在@implementaion內還是外並沒有關系，編譯器都把它當做C的語法進行編譯，並限定該變量是該文件內可訪問。所以即使把static變量定義放在某個類的@implementaion里面，假如該文件里還其他類的@implementaion，依然可以訪問到該static變量。

 

References:

1. Static variable – Wikipedia
2. What does “static” mean in a C program? – stackoverflow
3. Class variable for Objective-C and C++ – JongAm’s blog
4. Objective C Static Class Level variables – stackoverflow
5. + (void)initialize – NSObject Class Reference