从C++到Objective-C的快速指南

2019-11-14 18:46:19

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来源：转载

供稿：网友

　　简介

　　当我开始为iOS写代码的时候，我意识到，作为一个C++开发者，我必须花费更多的时间来弄清楚Objective-C中怪异的东西。这就是一个帮助C++专家的快速指南，能够使他们快速的掌握Apple的iOS语言。

　　请注意这绝不是一个完整的指南，但是它让你避免了阅读100页的手册。除此之外，我知道你喜欢我的写作风格。

　　背景

　　需要C++的技能，我会比较C++和Objective-C的东西。此外，COM编程也是有用的，因为Objective-C有类似于IUnkown的东西，因此基础的COM编程是有帮助的（但不是必须的）

　　Objective C++是C++和Objective C的组合。你也能使用任何C++的东西混合到Objective C中，但是记住重新命名你的文件从.m到.mm

　　铛 - 铛!

　　我们马上就开始我们的教程. 首先我会介绍 Objective-C 的东西，然后是C++中与它对等的东西.

　　成员函数

// Objective-C
- (int) foo : (int) a : (char) b {}
+ (int) foo : (int) a : (char) b {}
 
// C++
int foo(int a,char b) {}  
static int foo(int a,char b) {}
 
// Objective-C
- (void) foo2  val1:(int) a; // named argument
// <span id="22_nwp" style="width: auto; height: auto; float: none;"><a id="22_nwl" href="http://cPRo.baidu.com/cpro/ui/uijs.php?adclass=0&app_id=0&c=news&cf=1001&ch=0&di=128&fv=18&is_app=0&jk=b2645dbfe197c88d&k=call&k0=call&kdi0=0&luki=1&n=10&p=baidu&q=06011078_cpr&rb=0&rs=1&seller_id=1&sid=8dc897e1bf5d64b2&ssp2=1&stid=0&t=tpclicked3_hc&tu=u1922429&u=http%3A%2F%2Fwww%2Eadmin10000%2Ecom%2Fdocument%2F4400%2Ehtml&urlid=0" target="_blank" mpid="22" style="text-decoration: none;"><span style="color:#0000ff;font-size:14px;width:auto;height:auto;float:none;">call</span></a></span>
[obj foo2 val1:5];  // merely helper: You remember that 5 is assigned to param name val1.

　　- 表示的是一个一般的成员函数（通过一个对象实体访问), 而 + 则表示一个静态成员函数, 不需要使用实体就能访问. 当然，像C++，静态成员不能访问实体变量.

　　此外，Objective-C函数函数可以有赋予了名称的参数，这样让什么参数获得什么值会更一目了然. 理论上，被赋予了名称的参数允许程序员按任何顺序传入参数，但是Objective-C却规定要按声明的顺序传参.

　　通过一个指针或者一个静态成员调用一个成员

// Objective-C
NSObject* ptr = ...; // some pointer
[ptr foo:5:3]; // <span id="19_nwp" style="width: auto; height: auto; float: none;"><a id="19_nwl" href="http://cpro.baidu.com/cpro/ui/uijs.php?adclass=0&app_id=0&c=news&cf=1001&ch=0&di=128&fv=18&is_app=0&jk=b2645dbfe197c88d&k=call&k0=call&kdi0=0&luki=1&n=10&p=baidu&q=06011078_cpr&rb=0&rs=1&seller_id=1&sid=8dc897e1bf5d64b2&ssp2=1&stid=0&t=tpclicked3_hc&tu=u1922429&u=http%3A%2F%2Fwww%2Eadmin10000%2Ecom%2Fdocument%2F4400%2Ehtml&urlid=0" target="_blank" mpid="19" style="text-decoration: none;"><span style="color:#0000ff;font-size:14px;width:auto;height:auto;float:none;">call</span></a></span> foo member with arguments 5 and 3
[NSObject staticfoo:5:3];  // call static function of NSOBject with arguments 4 and 3
 
// C++
CPPObject* ptr = ...; // some pointer
ptr->foo(5,3);
CPPObject::staticfoo(5,3);

　　Objective-C 使用 [ ] 来调用成员函数并传入用：分割开的参数, 其对于ObjectiveC中ptr为nil的情况非常友好，在这种情况下“调用”将会被忽略掉（而在C++中，这种情况会抛出一个指针冲突异常 ). 这使得消除对nil对象的检查成为可能.

　　协议VS接口

// Objective-C
@protocol foo
- (void) somefunction;
@end
 
@interface c1 : NSObject<foo>
 
@end
 
@implementation c1
- (void) somefunction { ... }
@end
 
// C++
class foo
{
virtual void somefunction() = 0;
};
 
class c1 : public NSObject, public foo
{
void somefunction() { ... }
}

　　协议= 抽象类. Objective-C 和 C++ 之间的区别在于，在 Objective-C 中, 函数并不是必须要被实现的. 你可以让一个可选的方法被动的被声明，而这仅仅只是向编译器发出暗示而已，并不是编译必须的.

　　检查一个方法是否被实现了

// Objective-C
NSObject* ptr = ...; // some pointer
[ptr somefunction:5:3]; // NSObject 不必一定为其编译而实现somefunction. 如果没有被实现的话，会引发异常.
 
// C++
CPPObject* ptr = ...; // some pointer
ptr->somefunction(5,3); // CPPObject 必须实现 somefunction() 否则程序根本就不会被编译.

　　Objective-C 成员函数就是(Smalltalk中的) "消息" 而在Objective-C中时，我们则说接收者 (即指针) 会向一个选择器做出回应, 这意味着其实现了我们尝试去调用的虚函数. 当有一个接口是， C++ 对象必须实现其所有的成员函数. 而在 Objective-C 中这并不是必须的，因此我们可以向并不必须要实现它的某个地方发送一个”消息“ (如此就会引发一个异常).

// Objective-C
NSObject* ptr = ...; // some pointer
if ([ptr respondsToSelector:@selector(somefunction::)] 
    [ptr somefunction:5:3];

　　现在我们就可以确定接收者向选择器做出回应, 我们因此就可以调用它了. 在 C++ 中不需要这样的检查, 因为实现必须常常”向选择器做出回应“, 否则源代码根本就不会被编译. 请注意我们必须知道选择器获取了多少个参数(因此在该@selector中是2个 ::s

　　向下转型

// Objective-C
NSObject* ptr = ...; // some pointer
if ([ptr isKindOfClass:[foo class]] 
    [ptr somefunction:5:3];
 
// C++
CPPObject* ptr = ...; // some pointer
foo* f = dynamic_cast<foo*>(ptr);
if (f)
  f->somefunction(5,3);

　　现在只有使用NSObject的"isKindOfClass"助手——所有Object-C类的基础，才能像在C++中那样向下转型.

　　符合协议?

// Objective-C
NSObject* ptr = ...; // some pointer
if ([ptr conformsToProtocol:@protocol(foo)] 
    [ptr somefunction:5:3];
 
// C++
CPPObject* ptr = ...; // 某个也继承自foo的指针
foo* f = ptr; // 或者<span id="15_nwp" style="width: auto; height: auto; float: none;"><a id="15_nwl" href="http://cpro.baidu.com/cpro/ui/uijs.php?adclass=0&app_id=0&c=news&cf=1001&ch=0&di=128&fv=18&is_app=0&jk=b2645dbfe197c88d&k=%B1%E0%D2%EB%C6%F7&k0=%B1%E0%D2%EB%C6%F7&kdi0=0&luki=8&n=10&p=baidu&q=06011078_cpr&rb=0&rs=1&seller_id=1&sid=8dc897e1bf5d64b2&ssp2=1&stid=0&t=tpclicked3_hc&tu=u1922429&u=http%3A%2F%2Fwww%2Eadmin10000%2Ecom%2Fdocument%2F4400%2Ehtml&urlid=0" target="_blank" mpid="15" style="text-decoration: none;"><span style="color:#0000ff;font-size:14px;width:auto;height:auto;float:none;">编译器</span></a></span>会警告我们说ptr不能同foo兼容.
f->somefunction(5,3);

　　现在我们要检查接收器是否 符合一个协议 (或者说，在C++就是实现一个接口), 以便我们可以发送这个协议包含的消息. 嘿嘿，它像极了java的类和接口，而在C++中，完全被实现的类和一个“接口”之间没有技术上的差别.

　　void* 、 id 或者 SEL?

// Objective-C
id ptr = ...; // some pointer
if ([ptr conformsToProtocol:@protocol(foo)] 
    [ptr somefunction:5:3];
SEL s = @selector(foo:); // a pointer to a function foo that takes 1 parameter
 
// C++
void* ptr = ...; // some pointer
foo* f = dynamic_cast<foo*>(ptr); 
if (f)
  f->somefunction(5,3);

　　id 是通用的用于Objective-C类的类似于 void* 的东西. 你只能使用id而不是 void* 因为id可以通过ARC（稍后会详细介绍到它）编程一个可被管理的指针，而因此编译器需要在元指针类型和Objective-C指针之间做出区分. SEL 是一个用于选择器（C++函数指针）的通用类型，而你一般可以通过使用关键字@selector带上函数名字和:::::s的一个数字来创建一个选择器, 这取决于可以传入多少参数. 选择器实际上就是一个字符串，它会在运行时绑定到一个方法识别器.

　　类定义，方法，数据，继承

// Objective C
@class f2; // forward declaration
@interface f1 : NSOBject // Objective-C supports only public and single inheritance
{
 int test; // default = protected
@public
 int a;
 int b;
 f2* f;
}
- (void) foo;
@end
 
@implementation f1
- (void) foo
{
 a = 5; // ok
 self->a = 5; // ok
super.foo(); // parent <span id="11_nwp" style="width: auto; height: auto; float: none;"><a id="11_nwl" href="http://cpro.baidu.com/cpro/ui/uijs.php?adclass=0&app_id=0&c=news&cf=1001&ch=0&di=128&fv=18&is_app=0&jk=b2645dbfe197c88d&k=call&k0=call&kdi0=0&luki=1&n=10&p=baidu&q=06011078_cpr&rb=0&rs=1&seller_id=1&sid=8dc897e1bf5d64b2&ssp2=1&stid=0&t=tpclicked3_hc&tu=u1922429&u=http%3A%2F%2Fwww%2Eadmin10000%2Ecom%2Fdocument%2F4400%2Ehtml&urlid=0" target="_blank" mpid="11" style="text-decoration: none;"><span style="color:#0000ff;font-size:14px;width:auto;height:auto;float:none;">call</span></a></span>
}
@end
 
// C++
class f1 : public CPPObject
{
 int test; // default = private
public:
 class f2* f; // forward declaration
 int a;
 int b;
 void foo();
}
 
void f1 :: foo()
{
 a = 5; // ok
 this->a = 5; // ok
 CPPOBject::foo(); // parent call
}

　　Objective-C中的实现范围在@implementation/@end 标记 (在 C++ 中我们可以将实现放在任何带有::范围操作符的地方)之中. 它使用@class关键字用于事先声明. Objective-C 默认带有私有（private）保护, 但仅用于数据成员(方法必须是公共的). Objective-C 使用 self 而不是 this ，并且它还可以通过super关键字调用它的父类.

　　构造器和析构器

// Objective-C
NSObject* s = [NSObject alloc] init]; // can return nil if construction failed
[s retain]; // Increment the ref count
 
// C++
CPPObject* ptr = new CPPObject();   // can throw
ptr->AddRef();
 
// Objective-C
NSObject* s = [NSObject alloc] initwitharg:4];
[s release];
 
// C++
CPPOBject* ptr = new CPPOBject(4);
ptr->Release();

　　Objective-C中的内存分配是通过静态成员方法alloc来实现的，所有 (做为NSObject后裔)的对象都有这个方法. self 在Objective-C中是可以被赋值的，而如果构建失败的话它就会设置成nil(而在C++中则会被抛出一个异常). 内存分配之后实际被构造器调用的是一个公共的成员函数，在Objective-C中默认的是init方法.

　　Objective-C 使用同COM益阳的引用计数方法, 而它也使用 retain 和 release (等同于IUnknown的 AddRef() 和 Release() 方法). 当引用计数到了0，则对象会从内存中被移除掉.

　　多线程

// Objective C
@interface f1 : NSOBject // Objective-C supports only public and single inheritance
{
}
- (void) foo;
- (void) threadfunc :(NSInteger*) param;
- (void) mt;
 
@end
 
@implementation f1
 
- (void) threadfunc : (NSInteger*) param
{
[self performSelectorOnMainThread: @selector(mt)];
}
 
- (void) mt
{
}
 
- (void) foo
{
[self performSelectorInBackground: @selector(thradfunc:) withObject:1 waitUntilDone:false];
<div></div>} 
@end

　　Objective-C　有一些针对NSObject的内建功能，可以在另外一个线程中操作一个选择器 (== 调用一个成员), 在主线程中，等待一次调用等等 . 在NSObject 参见更多信息.

　　内存和ARC

// Objective-C
@interface f1 : NSObject
{
}
@property (weak) NSAnotherObject* f2; // 当没有其它强引用存在的时候，它将会被自动设置成.

@end
 
-(void)foo
{
NSObject*s = [NSObject alloc]&nbsp;init]; // 如果构造失败的话会返回nil
// use s
// end. Hooraah! Compiler will automati<span id="9_nwp" style="width: auto; height: auto; float: none;"><a id="9_nwl" href="http://cpro.baidu.com/cpro/ui/uijs.php?adclass=0&app_id=0&c=news&cf=1001&ch=0&di=128&fv=18&is_app=0&jk=b2645dbfe197c88d&k=call&k0=call&kdi0=0&luki=1&n=10&p=baidu&q=06011078_cpr&rb=0&rs=1&seller_id=1&sid=8dc897e1bf5d64b2&ssp2=1&stid=0&t=tpclicked3_hc&tu=u1922429&u=http%3A%2F%2Fwww%2Eadmin10000%2Ecom%2Fdocument%2F4400%2Ehtml&urlid=0" target="_blank" mpid="9" style="text-decoration: none;"><span style="color:#0000ff;font-size:14px;width:auto;height:auto;float:none;">call</span></a></span>y call[s release] for us!
}

　　这里需要你忘记自己良好的 C++ 习惯. OK Objective-C 使用了一个垃圾收集机制，这种东西我们C++很讨厌，因为它很慢并会让我们想到Java. 但是 ARC (自动进行引用计算) 是一种 编译时间 特性，它会告诉编译器 "这里是我的对象：请帮我算算啥时候它们才要被销毁吧". 使用ARC你就不需要发送 retain/release 消息给你的对象了; 编译器会自动帮你代劳的.

　　为了能帮助编译器决定保留一个对象多长时间，你还要一个弱引用指向一个变量. 默认的，所有的变量都是强引用（==只要强引用还存在，被引用的对象就会存在下去) . 你也可以获取一个弱引用，它会随着每个强引用消失而失去它的值. 这在类成员从XCode的Builder Interface（像RC 编辑器）处获取它们的值时，会很有用，当类被销毁时，那些成员也会失去它们的值.

　　Strings

// Objective-C
NSString* s1 = @"hello";
NSString* s2 = [NSString stringWithUTF8String:"A C String"];
sprintf(buff,"%s hello to %@","there",s2);
const char* s3 = [s2 UTF8String];

　　NSString 是一个Objective-C字符串的不可变表示. 你可以使用其一个静态方法，或者是一个带有@前缀的字符串文本来创建NSString. 你也可以使用 %@ 来向printf家族函数来表示一个NSString,

　　数组

// Objective-C
NSArray* a1 = [NSArray alloc] initWithObjects: @"hello",@"there",nil];
NSString* first = [a1 objectAtIndex:0];

　　NSArray和NSMutableArray是在Objective-C中处理数组的两个类（两者的差异是，NSArray元素构造时必须通过构造函数，而NSMutableArray可以在之后更改）。典型构造函数的生效，你必须通过nil去作为“结尾元素”。排序/搜索/插入函数对于NSArray和NSMutableArray来说是一样的，在第一行中的例子它返回一个新的NSArray，而在NSMutableArray的例子里，它修改的是一个存在的对象。

　　分类

// C++
class MyString : public string
{
public:
  void printmystring() { printf("%s",c_str()); }
};
 
 
// Objective-C
@interface MyString (NSString)
- (void) printmystring;
@end
 
@implementation MyString (NSString)
- (void) printmystring
{
 printf("%@",self);
}
@end
 
// C++
MyString s1 = "hi";
s1.printmystring(); // ok
string s2 = "hello";
s2.printmystring(); // error, we must change s2 from string to MyString
 
// Objective-C
NSString* s2 = @"hello";
[s2 printmystring]; // valid. We extended NSString without changing types.

　　C++依赖 继承机制来实现一个已知的类。这是很麻烦的，因为所有用户的实现类必须使用另外的类型名称（在例子中，MyString用来代替string）。Object-C通过使用分类（Categories）允许扩展一个已知的类内 同型（same type ）。上面链接中所有源代码在extension.h文件（具有代表性的是像NSString+MyString.h这样的）中可以查看，上面例子中，我们立即就有可以调用新的成员函数，而不需要改变NSString类型为MyString。

　　块和 Lambda

// Objective-C
// member function
-(void)addButtonWithTitle:(NSString*)title <span id="4_nwp" style="width: auto; height: auto; float: none;"><a id="4_nwl" href="http://cpro.baidu.com/cpro/ui/uijs.php?adclass=0&app_id=0&c=news&cf=1001&ch=0&di=128&fv=18&is_app=0&jk=b2645dbfe197c88d&k=block&k0=block&kdi0=0&luki=3&n=10&p=baidu&q=06011078_cpr&rb=0&rs=1&seller_id=1&sid=8dc897e1bf5d64b2&ssp2=1&stid=0&t=tpclicked3_hc&tu=u1922429&u=http%3A%2F%2Fwww%2Eadmin10000%2Ecom%2Fdocument%2F4400%2Ehtml&urlid=0" target="_blank" mpid="4" style="text-decoration: none;"><span style="color:#0000ff;font-size:14px;width:auto;height:auto;float:none;">block</span></a></span>:(void(^)(AlertView*, NSInteger))block;
 
// <span id="5_nwp" style="width: auto; height: auto; float: none;"><a id="5_nwl" href="http://cpro.baidu.com/cpro/ui/uijs.php?adclass=0&app_id=0&c=news&cf=1001&ch=0&di=128&fv=18&is_app=0&jk=b2645dbfe197c88d&k=call&k0=call&kdi0=0&luki=1&n=10&p=baidu&q=06011078_cpr&rb=0&rs=1&seller_id=1&sid=8dc897e1bf5d64b2&ssp2=1&stid=0&t=tpclicked3_hc&tu=u1922429&u=http%3A%2F%2Fwww%2Eadmin10000%2Ecom%2Fdocument%2F4400%2Ehtml&urlid=0" target="_blank" mpid="5" style="text-decoration: none;"><span style="color:#0000ff;font-size:14px;width:auto;height:auto;float:none;">call</span></a></span>
[object addButtonWithTitle:@"hello" block:[^(AlertView* a, NSInteger i){/*DO SOMETHING*/}];

　　块是Objective-C 用来模拟lambda功能的一种方式. 查看Apple的文档，从AlertView的示例 (使用块的UIAlertView)可以获得更多有关块的技术.

　　C++ 开发者使用 Objective-C 和 ARC 的重要提示

// C++
class A
{
public:
 
   NSObject* s;
   A();
};     
 
A :: A()
 {
 s = 0; // 可能会奔溃，这是常发生在发布模式下!
 }

　　你已经知道给所有的顾客都打两折对你而言有多痛苦了，因为你bug重重的软件会在发布模式下奔溃，而在调试模式下总是妥妥的. 没有用户会理解程序员，是不是?

　　让我们来看看这里发生了什么. s = 0 这一行将 0 赋值给了一个变量，而因此不管这个变量之前取值是什么，首先都会被释放掉，所以编译器在赋值之前执行了一次 [s release] . 如果 s 之前已经是 0 了，假设是在调试构建的话，不会发生任何不好的事情; 如果 s 是一个nil的话，使用[s release] 是再好也不过的. 然而，在发布模式下， s可能是一个野指针，所以它可能在被“初始化”为0之前包含任何值（这很危险是不是？）.

　　在C++中，这并不是一个问题，因为它里面是不存在ARC的. 而在Objective-C中编译器并没有办法了解这是一次"赋值" 还是一次 "初始化" (如果是后者，它就不会发送发布消息）.

　　下面是正确的方式:

// C++
class A
{
public:
 
   NSObject* s;
   A();
};     
 
A :: A() :s(0) // 现在编译器就知道确定 it&apos;s 是一次初始化了, 一次就不存在 [s release]
 {
 }

　　现在编译器就不会去尝试调用一个 [s release] 因为它知道它是这个对象的第一次初始化. 请小心!

　　从Objective-C 对象到 C++ 类型的转换

// Objective-C
NSObject* a = ...;
void* b = (__bridge void*)a; // 你必须在Objective-C和C类型支架使用 __bridge 
void* c = (__bridge_retained void*)a; // 现在是一个+1的保留计数，而你必须在稍后释放这个对象
NSObject* d = (__bridge_transfer NSObject*)c; // 现在ARC取得了对象c的”拥有权“, 将其装换成一个ARC管理的NSObject.