C++转Objective-c的纠结惆怅――objecti..

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前言

应公司要求，最近开始做IOS应用了，这意味着什么？全新的语法，全新的技术，全新得框架都要等着我去熟悉呢。。对于我一个传统的C++程序员来说，理论上要熟悉Objective-C的语法当然用时不多了，只是接触之后才发现，这语法让人纠结到头皮发麻，全身发痒（说的貌似有点过了）。其实几天前就想写这篇关于OBJECT-C语法方面的博文了，只是一直苦于上班不能写博客，下班又没MAC机用的恶劣境况，才推迟到现在。好了，言归正传了。

令人纠结到发指的Foundation Kit

先来看看有关Foundation中几个简单class的实例：

    int main(int argc, const char * argv[]) 
    { 
        NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init]; 
        
        NSArray *array_static = [[NSArray alloc] initWithObjects:@"one",@"two",@"three", nil]; 
        for (int i = 0; i < [array_static count]; i++) { 
            NSLog(@"%@",[array_static objectAtIndex:i]); 
        } 
        
        NSMutableArray *array_dynamic = [[NSMutableArray alloc] init]; 
        for (int i = 0; i < 3; i++) { 
            NSNumber *number1 = [NSNumber numberWithInt:i+1]; 
            [array_dynamic addObject:number1]; 
        } 
         
        for(int i = 0; i < [array_dynamic count]; i++) 
        { 
            NSLog(@"%i",[[array_dynamic objectAtIndex:i] intValue]); 
        } 
        [array_dynamic removeAllObjects]; 
         
        NSMutableDictionary *map = [[NSMutableDictionary alloc] initWithCapacity:3]; 
         
        [map setValue:@"one" forKey:@"1"]; 
        [map setValue:@"two" forKey:@"2"]; 
        [map setValue:@"three" forKey:@"3"]; 
         
        for(int i = 0; i < [map count]; i++) 
        { 
            NSLog(@"%@",[map objectForKey:[NSString stringWithFormat:@"%i",i+1]]); 
        } 
        [array_dynamic release]; 
        [array_static release]; 
        [map release]; 
        [pool drain]; 
        return 0; 
    }

自从我接触到Obj-c中的NSArray，我便一直想不通一个问题：既然NSArray不能动态改变其大小，而且 Foundation kit中还存在一个NSMutableArray可以弥补NSArray的这种缺陷，甚至能提供比NSArray更多的功能，那么NSArray还有什么存在的必要呢？有人说NSArray的效率比NSMutableArray的要高一些，我便更不能理解了——连C++这种直接操作内存的高效语言都没搞一个不能改变大小的Array Class出来，OBJ-C缘何还要来画蛇添个足呢？用NSMutableArray来完全代替NSArray不好吗？这问题一直困扰着我。。直到刚刚才猛然间的豁然开朗了一下:C++完全没必要实现的这么复杂，有个跟NSArray功能相近的数组就行了。如果从效率上面来理解的话，NSArray绝对是一次性分配固定内存的，而NSMutableArray则是动态分配内存的，倘若事先知道一个数组的大小，这时NSArray就能展现出比NSMutableArray更高的效率了。。。而对于CCArray和CCMutableArray不能存储基本内置数据类型而只能存储OBJ-C对象时，又让我纠结不已。。。 STL中的所有容器可不带这样的。。。能想到的是CCArray内部存储对象实际是在存储对象的地址（指针）而非对象的拷贝，否则便不会有此限制。All in all, NSArray的存在绝对是有必要的。

另外对于NSDictionary，我先前以为它是个和STL中MAP功能相似的类，只不过改了个名字罢了，现在看来却非如此。事实上，map中对于Key的要求是很随意得，只要能比较大小即可（比如数字或字符串甚至任意重载了“<"运算符的 class），而NSDictonary的Key必须是NSString类型。。如此的限制再次让我纠结到泪奔。。。

从2d开源引擎cocos2d-x看objective-c的内存管理机制

Object-C中对于内存管理不像C++那样随意创建和释放，也不再像JAVA中那样只管NEW不管释放了。所有的内存管理都是通过Reference Count机制来实现的。关于Reference Count机制，在我之前一篇博文
 《主流RAII class的存在价值——不存在能够完全替代Dumb Pointer的RAII class 》

中讲解shared_ptr时详细讲解过其原理，而Object-c中所有Counting机制已经不再那么透明了，苹果规定给你怎么用你就得怎么用，要想知道其内部实现机制只能透过表象来猜测了。。但有一点我一直感到很庆幸，那便是：目前比较主流的2D游戏引擎cocos2d-x作为cocos2d的C++版本，简直就是用C++把OBJ-C全然模拟了一遍。对于其Reference Count机制，尤其是AutoReleasePool的实现着实让人津津乐道。以下附上cocos2d-x中AutoReleasePool头文件部分：

    namespace cocos2d { 
    class CC_DLL CCAutoreleasePool : public CCObject 
    { 
        CCMutableArray<CCObject*>*  m_pManagedObjectArray;   
    public: 
        CCAutoreleasePool(void); 
        ~CCAutoreleasePool(void); 
     
        void addObject(CCObject *pObject); 
        void removeObject(CCObject *pObject); 
     
        void clear(); 
    }; 
     
    class CC_DLL CCPoolManager 
    { 
        CCMutableArray<CCAutoreleasePool*>* m_pReleasePoolStack;     
        CCAutoreleasePool*                  m_pCurReleasePool; 
     
        CCAutoreleasePool* getCurReleasePool(); 
    public: 
        CCPoolManager(); 
        ~CCPoolManager(); 
        void finalize(); 
        void push(); 
        void pop(); 
     
        void removeObject(CCObject* pObject); 
        void addObject(CCObject* pObject); 
     
        static CCPoolManager* getInstance(); 
     
        friend class CCAutoreleasePool; 
    }; 
     
    }

看的出其有一个对象池：CCMutableArray用来存储所有加入到内存池中的对象。当对象使用autorelease时候，究其源码在把对象放入到内存池的同时不影响对象本身的Counting值。而用new的话会在基类CCObject的构造函数中中计数值设为1。如果 counting机制的retain和release用的很混乱会如何呢？要么对象早释放，要么晚释放。。对于晚释放的，事实上算内存泄露，而对于早释放的，在debug状态下便会出异常。

在object-c中对于一些其它创建对象的方式如：initwithXXXX之类的，在cocos2d-x中用C++模拟时候实际是在内部调用node方法，此方法通过宏定义来实现，通常是这样的：

#define LAYER_NODE_FUNC(layer) \ 
static layer* node() \ 
{ \ 
layer *pRet = new layer(); \ 
if (pRet && pRet->init()) \ 
{ \ 
pRet->autorelease(); \ 
return pRet; \ 
} \ 
else \ 
{ \ 
delete pRet; \ 
pRet = NULL; \ 
return NULL; \ 
} \ 
};

即先new后autorelease，如此明了不必再多做阐释了。。对于cocos2d-x的开源团队能将object-c模拟的如此精致，至此，不得不感叹开源社区的强大。。。

使用category和protocol替换掉C++中的virtual function以达到多态的另类实现

对于Object-c的Category(类别），看起来是对C++中的 vitrual function的缺陷的改善，因为形式上而言，子类（这样说貌似有些不恰当，暂且这样称呼）是纯粹对父类的方法进行扩充而不需要重新继承父类很多信息，以此便省出了virtual table的创建空间。。也因为如此，可以只对方法进行声明而不进行实现，如此又有些像C++的特性，在object-c中又把这种在category的特性叫做“非正式协议”，因为子类可以拓展并覆盖（同名情况）父类的方法。其另外一显著作用便是可以将庞大的类分散到很多小块中去实现，以使得条理更加清晰。。以下是用category实现的一个proxy（代理）模式。这种模式在OBJ-C中被大量用到，现假设有个Cwnd（窗口）类，它接受点击消息但其类内部本身不去处理，将其委托给WindowMessageCategory去处理，代码如下：

    // 
    //  main.m 
    //  Language_Project 
    // 
    //  Created by wei yang on 12-6-27. 
    //  Copyright (c) 2012年 __MyCompanyName__. All rights reserved. 
    // 
     
    #import <Foundation/Foundation.h> 
     
    @interface CWnd : NSObject 
    { 
        id delegate; 
    } 
    -(id) WindowOnClick; 
     
    @end 
     
    @implementation CWnd 
     
    -(id) init 
    { 
        if(self = [super init]) 
        { 
            delegate = self; 
        } 
        return self; 
    } 
    -(id) WindowOnClick 
    { 
        NSLog(@"window on click"); 
        if([delegate respondsToSelector:@selector(respondsClick)]) 
        { 
            [delegate performSelector:@selector(respondsClick)]; 
        } 
        NSLog(@"click finished!"); 
        return nil; 
    } 
    @end 
     
    @interface CWnd(WindowMessageCategory) 
    -(void) respondsClick; 
    @end 
     
    @implementation CWnd(WindowMessageCategory) 
     
    -(void) respondsClick 
    { 
        NSLog(@"the click event has been responded"); 
    } 
     
    @end 
     
    int main(int argc, const char * argv[]) 
    { 
        NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init]; 
        CWnd *window = [[CWnd alloc] init]; 
        [window WindowOnClick]; 
        [window release]; 
        [pool drain]; 
        return 0; 
    }

在C++中，运行时的多态可通过继承和虚函数来实现，而在Object-c中没有虚函数一说，取而代之的是协议。声明一个协议相当于声明了一个 pure virtual class，让子类实现其定义的接口。而多态的实现则是通过继承，协议以及委托代理三者结合来实现的。对于上述中用category来实现的proxy模式，用protocol的方式实现如下：

    // 
    //  main.m 
    //  Language_Project 
    // 
    //  Created by wei yang on 12-6-27. 
    //  Copyright (c) 2012年 __MyCompanyName__. All rights reserved. 
    // 
     
    #import <Foundation/Foundation.h> 
     
    @protocol ResPondsWindowMessage <NSObject> 
     
    @optional         
    -(void) RespondsClick; 
     
    @end 
     
    @interface CWnd:NSObject<ResPondsWindowMessage> 
    { 
        id <ResPondsWindowMessage> delegate;  
    } 
     
    -(id) WindowOnClick; 
    @end 
     
    @implementation CWnd 
    -(id) init 
    { 
        if(self = [super init]) 
        { 
            delegate = self; 
        } 
        return self; 
    } 
    -(id) WindowOnClick 
    { 
         
        NSLog(@"window on click!"); 
        if([delegate conformsToProtocol:@protocol(ResPondsWindowMessage)] 
           && [delegate respondsToSelector:@selector(RespondsClick)] ) 
            { 
                [delegate performSelector:@selector(RespondsClick)]; 
            } 
        NSLog(@"click finished!"); 
        return nil; 
    } 
    @end 
     
    @interface MyWnd : CWnd 
    -(void) RespondsClick; 
    @end 
     
    @implementation MyWnd 
     
    -(id) init 
    { 
        if(self = [super init]) 
        { 
            delegate = self; 
        } 
        return self; 
    } 
     
    -(void) RespondsClick 
    { 
        NSLog(@"click event has been responded!"); 
    } 
     
    @end 
     
    int main(int argc, const char * argv[]) 
    { 
        NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init]; 
        CWnd *window = [[MyWnd alloc] init]; 
        [window WindowOnClick]; 
        [window release]; 
        [pool drain]; 
        return 0; 
    }

对于category和protocol的阐述大概差不多了。在这里我并没有很详细的说明使用其时需要注意的地方，这些基本的东西可以去看《objective-c 2.0基础教程》，其实旨在指出Objective-c与才C++不同和相似的地方，进行对比说明的同时，还以此达到减少自己对于这种“怪异”语言困惑和纠结的地方。

结束语

这篇博文已经写了两天了，是在上班时间抽时间些的。主要是回家没MAC玩，就没办法编代码写博客了。对于objective-c的语言类学习，到此也算画上个句号了，以后的时间可能都要花在实际项目上了。对于之前写C++的我来说，纠结和困惑始终伴随着我学object-c的过程，但既然转到这个平台了，貌似只有慢慢习惯才行，毕竟，习惯成自然嘛。。。。路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。