Objective-C 可以算作 Apple 平台上“唯一的”开发语言。很多 Objective-C 的教程往往直接从 Objective-C 开始讲起。不过，在我看来，这样做有时候是不合适的。很多程序员往往已经掌握了另外一种开发语言，如果对一门新语言的理解建立在他们已有的知识之上，更能 起到事半功倍的效果。既然名为 Objective-C，它与 C 语言的联系更加密切，然而它又是 Objective 的。与 C 语言联系密切，并且是 Objective 的，我们能够想到的另外一门语言就是 C++。C++ 的开发人员也更普遍，受众也会更多。于是就有了本系列，从 C++ 的角度来讲述 Objective-C 的相关知识。不过，相比 C++，C# 似乎更近一些。不过，我们还是还用 C++ 作为对比。这个系列不会作为一个完整的手册，仅仅是入门。本系列文章不会告诉你 Objective-C 里面的循环怎么写，而是通过与 C++ 的对比来学习 Objective-C 一些更为高级的内容，例如类的实现等等。如果要更好的使用 Objective-C，你需要阅读更多资料。但是，相信在本系列基础之上，你在阅读其他资料时应该会理解的更加透彻一些。

说明：本系列大致翻译来自《From C++ to Objective-C》，你可以在这里找到它的英文 pdf 版本。

下面来简单介绍一下 Objective-C。

要说 Objective-C，首先要从 Smalltalk 说起。Smalltalk 是第一个真正意义上的面向对象语言。Smalltalk 出现之后，很多人都希望能在 C 语言的基础之上增加面向对象的特性。于是就出现了两种新语言：C++ 和 Objective-C。C++ 不必多说，很多人都比较熟悉。Objective-C 则比较冷门。它完全借鉴了 Smalltalk 的思想，有着类似的语法和动态机制；相比来说，C++ 则更加静态一些，目的在于提供能好的性能。Objective-C 最新版本是 2.0.我们的这个系列就是以 Objective-C 2.0 为基础讲解。

Objective-C 是一门语言，而 Cocoa 是这门语言用于 MacOS X 开发的一个类库。它们的关系类似于 C++ 和 Qt，Java 和 Spring 一样。所以，我们完全可以不使用 Cocoa，只去用 Objective-C。例如 gcc 就是一个不使用 Cocoa 的编译器。不过在 MacOS X 平台，几乎所有的功能都要依赖 Cocoa 完成。我们这里只是做一个区别，应该分清 Objective-C 和 Cocoa 的关系。

关键字

Objective-C 是 C 语言的超集。类似于 C++，良好的 C 源代码能够直接被 Objective-C 编译器编译。不同于 C++ 直接改变 C 语言的设计思路，Objective-C 仅仅是在 C 语言的基础上增加了一些概念。例如，对于类的概念，C++ 是增加了一个全新的关键字 class，把它作为语言内置的特性，而 Objective-C 则是将类转换成一个 struct 去处理。所以，为了避免冲突，Objective-C的关键字都是以 @ 开头。一个简单的关键字列表是：@class, @interface, @implementation, @public,@private, @protected, @try, @catch, @throw, @finally, @end, @protocol,@selector, @synchronized, @encode, @defs。Objective-C 2.0 又增加了 @optional, @required, @property, @dynamic, @synthesize 这几个。

另外的一些值同样也类似于关键字，有 nil 和 Nil, 类型 id, SEL 和 BOOL, 布尔变量 YES 和 NO。最后，特定上下文中会有一些关键字，分别是：in, out, inout, bycopy, byref, oneway 和 getter, setter, readwrite, readonly, assign,retain, copy, nonatomic 等。

很多继承自 NSObject 的函数很容易与关键字混淆。比如 alloc, release 和 autorelease 等。这些实际都是 NSObject 的函数。另外一个需要注意的是self 和 super。self 实际上是每一个函数的隐藏参数，而 super 是告知编译器使用 self 的另外语义。

注释

Objective-C 使用 // 和 /*…*/ 两种注释风格。

变量声明的位置

Objective-C 允许在代码块的中部声明变量，而不仅仅在块的最开始处。

新增的值和变量

BOOL, YES, NO

C++ 中使用 bool 表示布尔类型。Objective-C 中则是使用 BOOL，其值为 YES 和 NO。

nil, Nil 和 id

简单来说：

·        每一个对象都是 id 类型的。该类型可以作为一种弱类型使用。id 是一个指针，所以在使用时应注意是否需要再加 *。例如 id*foo = nil，实际是定义一个指针的指针；

·        nil 等价于指向对象的 NULL 指针。nil 和NULL 不应该被混用。实际上，nil 并不简单是 NULL 指针；

·        Nil 等价于指针 nil 的类。在 Objective-C 中，一个类也是一个对象（作为元类 Meta-Class 的实例）。nil 代表 NULL 指针，但它也是一个类的对象，nil 就是 Nil类的实例。C++ 没有对应的概念，不过，如果你熟悉 Java 的话，应该知道每一个类对象都对应一个 Class 实例，类似这个。

SEL

SEL 用于存储选择器 selector 的值。所谓选择器，就是不属于任何类实例对象的函数标识符。这些值可以由 @selector 获取。选择器可以当做函数指针，但实际上它并不是一个真正的指向函数的指针。

@encode

为了更好的互操作性，Objective-C 的数据类型，甚至自定义类型、函数或方法的元类型，都可以使用 ASCII 编码。@encode(aType) 可以返回该类型的 C 字符串（char *）的表示。

源文件

与 C++ 类似，Objective-C同样建议将声明和实现区分开。Objective-C 的头文件后缀名是 .h，源代码后缀名是 .m。Objective-C 使用 #import 引入其它头文件。与 #include 不同的是，#import 保证头文件只被引入一次。另外，#import 不仅仅针对 Objective-C 的头文件，即便是标准 C 的头文件，比如 stdlib.h，同样可以使用 #import 引入。

//In file Foo.h

#ifndef __FOO_H__ //compilation guard

#define __FOO_H__ //

class Foo

{

...

};

#endif

//In file Foo.cpp

#include "Foo.h"

...

//In file Foo.h

//class declaration, different from

//the "interface" Java keyword

@interface Foo : NSObject

{

...

}

@end

//In file Foo.m

#import "Foo.h"

@implementation Foo

...

@end

NS 前缀

我们前面看到的类 NSObject，NSString 都有一个前缀 NS。这是 Cocoa 框架的前缀（Cocoa 开发公司是 NeXTStep）。

函数和方法的区别

Objective-C 并不是“使用方括号表示函数调用”的语言。一开始很容易把

[object doSomething];

理解成

object.doSomething();

但实际上并不是这么简单。Objective-C 是 C 语言的超集，因此，函数和 C 语言的声明、定义、调用是一致的。C 语言并没有方法这一概念，因此方法是使用特殊语法，也就是方括号。不仅仅是语法上的，语义上也是不同的：这并不是方法调用，而是发送一条消息。看上去并没有什么区别，实际上，这是 Objective-C 的强大之处。例如，这种语法允许你在运行时动态添加方法。

既然是面向对象语言，类和对象显然是应该优先考虑的内容。鉴于本系列已经假定你已经熟悉 C++ 语言，自然就不会去解释类和对象的含义。我们直接从 Objecti-C 和 C++ 的区别开始说起。

Objetive-C 使用的是严格的对象模型，相比之下，C++ 的对象模型则更为松散。例如，在 Objective-C 中，所有的类都是对象，并且可以被动态管理：也就是说，你可以在运行时增加新的类，根据类的名字实例化一个类，以及调用类的方法。这比 C++ 的 RTTI 更加强大，而后者只不过是为一个“static”的语言增加的一点点功能而已。C++ 的 RTTI 在很多情况下是不被推荐使用的，因为它过于依赖编译器的实现，牺牲了跨平台的能力。

根类，id 类型，nil 和 Nil 的值

任何一个面向对象的语言都要管理很多类。同 Java 类似，Objective-C 有一个根类，所有的类都应该继承自这个根类（值得注意的是，在 Java 中，你声明一个类而不去显式指定它继承的父类，那么这个类就是 Object 类的直接子类；然而，在 Objective-C 中，单根类的子类必须被显式地说明）；而 C++ 并没有这么一个类。Cocoa 中，这个根类就是 NSObject，它提供了很多运行时所必须的能力，例如内存分配等等。另外需要说明一点，单根类并不是 Objective-C 语言规范要求的，它只不过是根据面向对象理论实现的。因此，所有 Java 虚拟机的实现，这个单根类都是 Object，但是在Objective-C 中，这就是与类库相关的了：在Cocoa 中，这个单根类是 NSObject，而在 gcc 的实现里则是 Object。

严格说来，每一个类都应该是 NSObject 的子类（相比之下，Java 应该说，每一个类都必须是 Object 的子类），因此使用 NSObject * 类型应该可以指到所有类对象的指针。但是，实际上我们使用的是 id 类型。这个类型更加简短，更重要的是，id 类型是动态类型检查的，相比来说，NSObject * 则是静态类型检查。Objective-C 里面没有泛型，那么，我们就可以使用 id 很方便的实现类似泛型的机制了。在 Objective-C 里面，指向空的指针应该声明为 nil，不能是 NULL。这两者虽然很相似但并不可以互换。一个普通的 C 指针可以指向 NULL，但是Objective-C 的类指针必须指向 nil。正如前文所说，Objective-C 里面，类也是对象（元类 Meta-Class 的对象）。nil 所对应的类就是 Nil。

类声明

属性和方法

在 Objective-C 里面，属性 attributes 被称为实例数据 instance data，成员函数 member functions 被称为方法 methods。如果没有特殊说明，在后续文章中，这两组术语都会被混用，大家见谅。

class Foo

{

    double x;

    public:

    int f(int x);

    float g(int x, int y);

};

int Foo::f(int x) {...}

float Foo::g(int x, int y) {...}

@interface Foo : NSObject

{

    double x;

}

-(int)   f:(int)x;

-(float) g:(int)x :(int)y;

@end

@implementation Foo

-(int)   f:(int)x {...}

-(float) g:(int)x :(int)y {...}

@end

在 C++ 中，属性和成员函数都在类的花括号块中被声明。方法的实现类似于 C 语言，只不过需要有作用于指示符（Foo::）来说明这个函数属于哪个类。

Objective-C 中，属性和方法必须分开声明。属性在花括号中声明，方法要跟在下面。它们的实现要在 @implementation 块中。

这是与 C++ 的主要不同。在Objective-C 中，有些方法可以不被暴露在接口中，例如 private 的。而 C++ 中，即便是 private 函数，也能够在头文件中被看到。简单来说，这种分开式的声明可以避免 private 函数污染头文件。

实例方法以减号 – 开头，而 static 方法以 + 开头。注意，这并不是 UML 中的 private 和 public 的区别！参数的类型要在小括号中，参数之间使用冒号 : 分隔。

Objective-C 中，类声明的末尾不需要使用分号 ;。同时注意，Objective-C 的类声明关键字是 @interface，而不是 @class。@class 关键字只用于前向声明。最后，如果类里面没有任何数据，那么花括号可以被省略。

前向声明

为避免循环引用，C 语言有一个前向声明的机制，即仅仅告诉存在性，而不理会具体实现。C++ 使用 class 关键字实现前向声明。在 Objective-C 中则是使用 @class 关键字；另外，还可以使用 @protocol 关键字来声明一个协议（我们会在后面说到这个概念，类似于 Java 里面的 interface）。

//In file Foo.h

#ifndef __FOO_H__

#define __FOO_H__

class Bar; //forward declaration

class Foo

{

    Bar* bar;

public:

    void useBar(void);

};

#endif

//In file Foo.cpp

#include "Foo.h"

#include "Bar.h"

void Foo::useBar(void)

{

    ...

}

//In file Foo.h

@class Bar; //forward declaration

@interface Foo : NSObject

{

    Bar* bar;

}

-(void) useBar;

@end

//In file Foo.m

#import "Foo.h"

#import "Bar.h"

@implementation Foo

-(void) useBar

{

    ...

}

@end

private，protected 和 public

访问可见性是面向对象语言的一个很重要的概念。它规定了在源代码级别哪些是可见的。可见性保证了类的封装性。

class Foo

{

public:

    int x;

    int apple();

protected:

    int y;

    int pear();

private:

    int z;

    int banana();

};

@interface Foo : NSObject

{

@public:

    int x;

@protected:

    int y;

@private:

    int z;

}

-(int) apple;

-(int) pear;

-(int) banana;

@end

在 C++ 中，属性和方法可以是 private，protected 和 public 的。默认是 private。

在 Objective-C 中，只有成员数据可以是 private，protected 和 public 的，默认是 protected 。方法只能是 public 的。然而，我们可以在 @implementation 块中实现一些方法，而不在 @interface 中声明；或者是使用分类机制（class categories）。这样做虽然不能阻止方法被调用，但是减少了暴露。不经过声明实现一些方法是 Objective-C 的一种特殊属性，有着特殊的目的。我们会在后面进行说明。

Objective-C 中的继承只能是 public 的，不可以是 private 和 protected 继承。这一点，Objective-C 更像 Java 而不是 C++。

static 属性

Objective-C 中不允许声明 static 属性。但是，我们有一些变通的方法：在实现文件中使用全局变量（也可以添加 static 关键字来控制可见性，类似 C 语言）。这样，类就可以通过方法访问到，而这样的全局变量的初始化可以在类的 initialize 方法中完成。

方法

Objective-C 中的方法与 C++ 的函数在语法方面风格迥异。下面，我们就来讲述 Objective-C 的方法。

原型、调用、实例方法和类方法

·        以 – 开头的是实例方法（多数情况下都应该是实例方法）；以 + 开头的是类方法（相当于 C++ 里面的static 函数）。Objective-C的方法都是 public 的；

·        返回值和参数的类型都需要用小括号括起来；

·        参数之间使用冒号：分隔；

·        参数可以与一个标签 label 关联起来，所谓标签，就是在 : 之前的一个名字。标签被认为是方法名字的一部分。这使得方法比函数更易读。事实上，我们应该始终使用标签。注意，第一个参数没有标签，通常它的标签就是指的方法名；

·        方法名可以与属性名相同，这使 getter 方法变得很简单。

C++

// 原型

void Array::insertObject(void *anObject, unsigned int atIndex);

// shelf 是 Array 类的一个实例，book 是一个对象

shelf.insertObject(book, 2);

Objective-C（不带 label，即直接从 C++ 翻译来）

// 方法原型

// 方法名字是“insertObject::”

// 这里的冒号:用来分隔参数，成为方法名的一部分（注意，这不同于 C++ 的域指示符::）

-(void) insertObject:(id)anObject:(unsigned int)index

// shelf 是 Array 类的一个实例，book 是一个对象

[shelf insertObject:book:2];

Objective-C（带有 label）

// 方法原型。“index” 有一个标签“atIndex”

// 方法名为“insertObject:atIndex:”

// 这样的话，调用语句就很容易阅读了

-(void) insertObject:(id)anObject atIndex:(unsigned int)index

// shelf 是 Array 类的一个实例，book 是一个对象

[shelf insertObject:book:2];         // 错误！

[shelf insertObject:book atIndex:2]; // 正确

注意，方括号语法不应该读作“调用 shelf 对象的 insertObject 方法”，而应该是“向 shelf 对象发送一个 insertObject 消息”。这是Objective-C 的实现方式。你可以向任何对象发送任何消息。如果目标对象不能处理这个消息，它就会将消息忽略（这会引发一个异常，但不会终止程序）。如果接收到一个消息，目标对象能够处理，那么，目标对象就会调用相应的方法。如果编译器能够知道目标对象没有匹配的方法，那么编译器就会发出一个警告。鉴于 Objective-C 的前向机制，这并不会作为一个错误。如果目标对象是 id 类型，那么在编译期就不会有警告，但是运行期可能会有潜在的错误。

this，self 和 super

一个消息有两个特殊的目标对象：self 和 super。self 指当前对象（类似 C++ 的 this），super 指父对象。Objective-C 里面没有 this 指针，取而代之的是 self。

注意，self 不是一个关键字。实际上，它是每个消息接收时的隐藏参数，其值就是当前对象。它的值可以被改变，这一点不同于 C++ 的 this 指针。然而，这一点仅仅在构造函数中有用。

在方法中访问实例变量

同 C++ 一样，Objective-C在方法中也可以访问当前对象的实例变量。不同之处在于，C++ 需要使用 this->，而Objective-C 使用的是 self->。

class Foo

{

    int x;

    int y;

    void  f(void);

};

void Foo::f(void)

{

    x = 1;

    int y; // 隐藏 this->y

    y = 2; // 使用局部变量 y

    this->y = 3; // 显式使用成员变量

}

@interface Foo : NSObject

{

    int x;

    int y;

}

-(void) f;

@end

@implementation Foo

-(void) f

{

    x = 1;

    int y; // 隐藏 super->y

    y = 2; // 使用局部变量 y

    self->y = 3; // 显式使用成员变量

}

@end

原型的 id、签名和重载

函数就是一段能够被引用的代码，例如使用函数指针。一般的，方法名会作为引用方法的唯一 id，但是，这就需要小心有重载的情况。C++ 和 Objective-C 使用截然不同的两种方式去区分：前者使用参数类型，后者使用参数标签。

在 C++ 中，只要函数具有不同的参数类型，它们就可以具有相同的名字。const 也可以作为一种重载依据。

C++

int f(int);

int f(float); // 允许，float 和 int 是不同类型

class Foo

{

public:

    int g(int);

    int g(float); // 允许，float 和 int 是不同类型

    int g(float) const; // 允许，const 可以作为重载依据

};

class Bar

{

public:

    int g(int); // 允许，我们使用的是 Bar::，而不是 Foo::

}

在 Objective-C 中，所有的函数都是普通的 C 函数，不能被重载（除非指定使用 C99标准）。方法则具有不同的语法，重载的依据是 label。

Objective-C

int f(int);

int f(float); // 错误！C 函数不允许重载

@interface Foo : NSObject

{

}

-(int) g:(int) x;

-(int) g:(float) x; // 错误！类型不同不作为重载依据，同上一个没有区别

-(int) g:(int) x :(int) y;   // 正确：两个匿名 label

-(int) g:(int) x :(float) y; // 错误：同上一个没有区别

-(int) g:(int) x andY:(int) y;   // 正确：第二个 label 是 “andY”

-(int) g:(int) x andY:(float) y; // 错误：同上一个没有区别

-(int) g:(int) x andAlsoY:(int) y; // 正确：第二个 label 是 “andAlsoY”

@end

基于 label 的重载可以很明白地解释方法的名字，例如：

@interface Foo : NSObject {}

// 方法名是“g”

-(int) g;

// 方法名是“g:”

-(int) g:(float) x;

// 方法名是“g::”

-(int) g:(float) x :(float) y;

// 方法名是“g:andY:”

-(int) g:(float) x andY:(float) y;

// 方法名是“g:andZ:”

-(int) g:(float) x andZ:(float) z;

@end

显然，Objective-C 的方法使用 label 区分，而不是类型。利用这种机制，我们就可以使用选择器 selector 来指定一个方法，而不是“成员函数指针”。

成员函数的指针：选择器

在 Objective-C 中，方法具有包含了括号和标签的特殊语法。普通的函数不能使用这种语法。在 Objective-C 和 C 语言中，函数指针具有相同的概念，但是对于成员函数指针则有所不同。

在 C++ 中，尽管语法很怪异，但确实兼容 C 语言的：成员函数指针也是基于类型的。

C++

在 Objective-C 中，引入了一个新的类型：指向成员函数的指针被称为选择器 selector。它的类型是 SEL，值通过 @selector 获得。@selector 接受方法名（包括 label）。使用类 NSInvocation 则可以通过选择器调用方法。大多时候，工具方法族 performSelector: （继承自 NSObject）更方便，约束也更大一些。其中最简单的三个是：

这些方法的返回值同被调用的函数的返回值是一样的。对于那些参数不是对象的方法，应该使用该类型的包装类，如 NSNumber 等。NSInvocation 也有类似的功能，并且更为强大。

按照前面的说法，我们没有任何办法阻止在一个对象上面调用方法，即便该对象并没有实现这个方法。事实上，当消息被接收到之后，方法会被立即触发。但是，如果对象并不知道这个方法，一个可被捕获的异常将被抛除，应用程序并不会被终止。我们可以使用 respondsToSelector: 方法来检查对象是否可被触发方法。

最后，@selector 的值是在编译器决定的，因此它并不会减慢程序的运行效率。

Objective-C

因此，选择器可被用作函数参数。通用算法，例如排序，就可以使用这种技术实现。

严格说来，选择器并不是一个函数指针。它的底层实现是一个 C 字符串，在运行时被注册为方法的标识符。当类被加载之后，它的方法会被自动注册到一个表中，所以 @selector 可以很好的工作。根据这种实现，我们就可以使用 == 来判断内存地址是否相同，从而得出选择器是否相同，而无需使用字符串函数。

方法的真实地址，也就是看做 C 字符串的地址，其实可以看作是 IMP 类型（我们以后会有更详细的说明）。这种类型很少使用，除了在做优化的时候。例如虚调用实际使用选择器处理，而不是 IMP。等价于 C++ 函数指针的 Objective-C 的概念是选择器，也不是 IMP。

最后，你应该记得我们曾经说过 Objective-C 里面的 self 指针，类似于 C++ 的 this 指针，是作为每一个方法的隐藏参数传递的。其实这里还有第二个隐藏参数，就是 _cmd。_cmd 指的是当前方法。

参数的默认值

Objective-C 不允许参数带有默认值。所以，如果某些参数是可选的，那么就应当创建多个方法的副本。在构造函数中，这一现象成为指定构造函数（designated initializer）。

可变参数

Objective-C 允许可变参数，语法同 C 语言一样，使用 … 作为最后一个参数。这实际很少用到，即是 Cocoa 里面很多方法都这么使用。

匿名参数

C++ 允许匿名参数，它可以将不使用的参数类型作为一种占位符。Objective-C 不允许匿名参数。

原型修饰符（const，static，virtual，”= 0″，friend，throw）

在 C++ 中，还有一些可以作为函数原型的修饰符，但在 Objective-C 中，这都是不允许的。以下是这个的列表：

·        const：方法不能使用 const 修饰。既然没有了 const，也就不存在 mutable 了；

·        static：用于区别实例方法和类方法的是原型前面的 – 和 +；

·        virtual：Objective-C 中所有方法都是 virtual 的，因此没有必要使用这个修饰符。纯虚方法则是声明为一个典型的协议 protocol；

·        friend：Objective-C 里面没有 friend 这个概念；

·        throw：在 C++ 中，可以指定函数会抛除哪些异常，但是 Objective-C 不能这么做。

消息和消息传输

给 nil 发送消息

默认情况下，给 nil 发送消息也是合法的，只不过这个消息被忽略掉了。这种机制可以避免很多检查指针是否为空的情况。不过，有些编译器，比如 GCC，也允许你通过编译参数的设置关闭这一特性。

将消息代理给未知对象

代理 delegation 是 Cocoa 框架中 UI 元素的一个很常见的部分。代理可以将消息转发给一个未知的对象。通过代理，一个对象可以将一些任务交给另外的对象。

// 设置一个辅助对象 assistant

-(void) setAssistant:(id)slave

{

    [assistant autorelease];

    assistant = [slave retain];

}

// 方法 performHardWork 使用代理

-(void) performHardWork:(id)task

{

// assistant 在编译期是未知的

// 我们首先要检查它是否能够响应消息

if ([assistant respondsToSelector:@selector(performHardWork:)])

    [assistant performHardWork:task];

else

    [self findAnotherAssistant];

}

转发：处理未知消息

在 C++ 中，如果对象函数没有实现，是不能通过编译的。Objective-C 则不同，你可以向对象发送任何消息。如果在运行时无法处理，这个消息就被忽略了（同时会抛出一个异常）。除了忽略它，另外的处理办法是将消息转发给另外的对象。

当编译器被告知对象类型时，它可以知道对象可以处理哪些消息，因此就可以知道消息发出后是否会失败，也就可以抛出异常。这也就是为什么消息在运行时被执行，但是编译时就可以发出警告。这并不会引发错误，同时还有另外的选择：调用 forwardInvocation: 方法。这个方法可以将消息进行转发。这个方法是 NSObject 的，默认不做任何操作。下面代码就是一种实现：

-(void) forwardInvocation:(NSInvocation*)anInvocation

{

    // 如果该方法被调用，意味着我们无法处理这个消息

    // 错误的选择器（也就是调用失败的那个方法名）可以通过

    // 向 anInvocation 对象发送“selector” 获得

    if ([anotherObject respondsToSelector:[anInvocation selector]])

        [anInvocation invokeWithTarget:anotherObject];

    else  // 不要忘记调用父类的实现

        [super forwardInvocation:anInvocation];

}

即是在最后，这个消息在 forwardInvocation: 中被处理，respondsToSelector: 还是会返回 NO。事实上，respondsToSelector:并不是用来检查 forwardInvocation: 是否被调用的。

使用这种转发机制有时候被认为是一种不好的习惯，因为它会隐藏掉本应引发错误的代码。事实上，一些很好的设计同样可以使用这种机制实现，例如 Cocoa 的 NSUndoManager。它允许一种对异常友好的语法：undo manager 可以记录方法调用历史，虽然它并不是那些调用的接收者。

向下转型

C++ 中，父类指针调用子类的函数时，需要有一个向下转型的操作（downcasting），使用dynamic_cast 关键字。在Objective-C 中，这是不必要的。因为你可以将任何消息发送给任何对象。但是，为了避免编译器的警告，我们也可以使用简单的转型操作。Objective-C 中没有类似 C++ 的专门的向下转型的操作符，使用 C 风格的转型语法就可以了。

// NSMutableString 是 NSString 的子类

// 允许字符串修改的操作

// "appendString:" 仅在 NSMutableString 中实现

NSMutableString* mutableString = ... 初始化可变字符串 ...

NSString* string = mutableString;// 传给 NSString 指针

// 这些调用都是合法的

[string appendString:@"foo"]; // 有编译器警告

[(NSMutableString*)string appendString:@"foo"]; // 无警告

[(id)string appendString:@"; // 无警告

简单继承

Objective-C 也有继承的概念，但是不能多重继承。不过，它也有别的途径实现类似多重继承的机制，这个我们后面会讲到。

class Foo : public Bar,

            protected Wiz

{

}

@interface Foo : Bar // 单继承

// 如果要同时“继承” Wiz，需要使用另外的技术

{

}

@end

在 C++ 中，一个类可以继承自一个或多个类，使用 public、protected 以及 private 修饰符。子类的函数如果要调用父类的版本，需要使用 :: 运算符，例如 Bar::，Wiz:: 等。

在 Objective-C中，一个类只能继承一个父类，并且只能是 public 的（这和 Java 是一致的）。同样类似 Java，如果你要在子类中调用父类的函数，需要使用 super。

多重继承

Java 同样不允许多重继承。但是它提供了 interface 来模拟多重继承。类似的，Objective-C 也有同样的机制，这就是协议 protocol 和分类 categories。我们将在后面的内容详细讲述这两种技术。

虚拟性

虚方法

在 Objective-C 中，所有方法都是虚的，因此，没有 virtual 关键字或其等价物。

虚方法重定义

在 Objective-C 中，你可以定义一个没有在 @interface 块里面声明的方法。但这并不是一种替代 private 的机制，因为这种方法实际是能够被调用的（回想下，Objective-C 中方法的调用是在运行期决定的）。不过，这确实能够把接口定义变得稍微干净了一些。

这并不是一种坏习惯，因为有时你不得不重定义父类的函数。由于所有方法都是虚的，你无需像 C++ 一样在声明中显式写明哪些函数是 virtual 的，这种做法就成为一种隐式的重定义。很多继承西 NSObject 的方法都是是用这种方法重定义的。例如构造方法 init，析构方法 dealloc，view 类的 drawRect: 等等。这样的话，接口就变得更简洁，更易于阅读。不好之处就是，你不能知道究竟哪些方法被重定义了。

纯虚方法则是使用正式协议 formal protocols 来实现。

虚继承

Objective-C 中不允许多重继承，因此也就没有虚继承的问题。

协议

Java 和 C# 使用接口 interface 的概念来弥补多重继承的不足。Objective-C 也使用了类似的机制，成为协议 protocol。在 C++ 中，这种概念是使用抽象类。协议并不是真正的类：它只能声明方法，不能添加数据。有两种类型的协议：正式的 formal 和非正式的 informal。

正式协议

正式协议的方法，所有实现这个协议的类都必须实现。这就是一种验证，也就是说，只要这个类说实现这个协议，那么它肯定可以处理协议中规定的方法。一个类可以实现任意多个协议。

C++

class MouseListener

{

public:

    virtual bool mousePressed(void) = 0; // 纯虚方法

    virtual bool mouseClicked(void) = 0; // 纯虚方法

};

class KeyboardListener

{

public:

    virtual bool keyPressed(void) = 0; // 纯虚方法

};

class Foo : public MouseListener,  public KeyboardListener {...}

// Foo 必须实现 mousePressed, mouseClicked 和 keyPressed

// 然后 Foo 就可以作为鼠标和键盘的事件监听器

Objective-C

@protocol MouseListener

-(BOOL) mousePressed;

-(BOOL) mouseClicked;

@end

@protocol KeyboardListener

-(BOOL) keyPressed;

@end

@interface Foo : NSObject <MouseListener, KeyboardListener>

{

...

}

@end

// Foo 必须实现 mousePressed, mouseClicked 和 keyPressed

// 然后 Foo 就可以作为鼠标和键盘的事件监听器

C++ 中，协议可以由抽象类和纯虚函数实现。C++ 的抽象类要比 Objective-C 的协议强大的多，因为抽象类可以带有数据。

Objective-C 中，协议是一个特殊的概念，使用尖括号 <…> 表明。注意，尖括号在 Objective-C 中不是模板的意思，Objective-C 中没有类似 C++ 模板的概念。

一个类也可以不经过协议声明，直接实现协议规定的方法。此时，conformsToProtocol: 方法依然返回 NO。出于性能考虑，conformsToProtocol: 方法只检查类接口的声明，不会一个方法一个方法的对比着检查。conformsToProtocol: 的返回值并不会作为是否调用方法的依据。下面是这个方法的原型：

-(BOOL) conformsToProtocol:(Protocol*)protocol

// Protocol 对象可以由 @protocol(协议名) 返回

实现了正式协议的对象的类型同协议本身是兼容的。这一机制可以作为协议的筛选操作。例如：

// 下面方法是 Cocoa 提供的标准方法

// 方法参数可以是任意类型 id，但是必须兼容 NSDraggingInfo 协议

-(NSDragOperation) draggingEntered:(id )sender;

可选方法

有时我们需要这么一种机制：我们的类需要实现一部分协议中规定的方法，而不是整个协议。例如在 Cocoa 中，代理的概念被广泛使用：一个类可以给定一个辅助类，由这个辅助类去完成部分任务。

一种实现是将一个协议分割成很多小的协议，然后这个类去实现一个协议的集合。不过这并不具有可操作性。更好的解决方案是使用非正式协议。在 Objective-C 1.0 中就有非正式协议了，Objective-C 2.0 则提出了新的关键字 @optional 和 @required，用以区分可选方法和必须方法。

@protocol Slave

@required // 必须部分

-(void) makeCoffee;

-(void) duplicateDocument:(Document*)document count:(int)count;

@optional // 可选部分

-(void) sweep;

@required // 又是一个必须部分

-(void) bringCoffee;

@end

非正式协议

非正式协议并不是真正的协议，它对代码没有约束力。非正式协议允许开发者将一些方法进行归类，从而可以更好的组织代码。所以，非正式协议并不是协议的宽松版本。另外一个相似的概念就是分类。

让我们想象一个文档管理的服务。假设有绿色、蓝色和红色三种文档，一个类只能处理蓝色文档，而 Slave 类使用三个协议 manageBlueDocuments, manageGreenDocuments 和 manageRedDocuments。Slave 可以加入一个分类 DocumentsManaging，用来声明它能够完成的任务。分类名在小括号中被指定：

@interface Slave (DocumentsManaging)

-(void) manageBlueDocuments:(BlueDocument*)document;

-(void) trashBlueDocuments:(BlueDocument*)document;

@end

任何类都可以加入 DocumentsManaging 分类，加入相关的处理方法：

@interface PremiumSlave (DocumentsManaging)

-(void) manageBlueDocuments:(BlueDocument*)document;

-(void) manageRedDocuments:(RedDocument*)document;

@end

另一个开发者就可以浏览源代码，找到了 DocumentsManaging 分类。如果他觉得这个分类中有些方法可能对自己，就会检查究竟哪些能够使用。即便他不查看源代码，也可以在运行时指定：

if([mySlave respondsToSelector:@selector(manageBlueDocuments:)])

    [mySlave  manageBlueDocuments:document];

严格说来，除了原型部分，非正式协议对编译器没有什么意义，因为它并不能约束代码。不过，非正式协议可以形成很好的自解释性代码，让 API 更具可读性。

Protocol 对象

运行时，协议就像是类对象，其类型是 Protocol*。例如，conformsToProtocol: 方法就需要接受一个 Protocol* 类型的参数。@protocol 关键字不仅用于声明协议，还可以用于根据协议名返回 Protocol* 对象。

Protocol* myProtocol = @protocol(协议名)

远程对象的消息传递

由于 Objective-C 的动态机制，远程对象之间的消息传递变得很简单。所谓远程对象，是指两个或多个处于不同程序，甚至不同机器，但是可以通过代理完成同一任务，或者交换信息的对象。正式协议就是一种可以确保对象提供了这种服务的有效手段。正式协议还提供了很多额外的关键字，可以更好的说明各种参数。这些关键字分别是 in, out, inout, bycopy, byref 和 oneway。这些关键字仅对远程对象有效，并且仅可以在协议中使用。出了协议，它们就不被认为是关键字。这些关键字被插入到在协议中声明的方法原型之中，提供它们所修饰的参数的额外信息。它们可以告知，哪些是输入参数，哪些是输出参数，哪些使用复制传值，哪些使用引用传值，方法是否是同步的等等。以下是详细说明：

·        in：参数是输入参数；

·        out：参数是输出参数；

·        inout：参数即是输入参数，又是输出参数；

·        bycopy：复制传值；

·        byref：引用传值；

·        oneway：方法是异步的，也就是不会立即返回，因此它的返回值必须是 void。

例如，下面就是一个返回对象的异步方法：

-(oneway void) giveMeAnObjectWhenAvailable:(bycopy out id *)anObject;

默认情况下，参数都被认为是 inout 的。如果参数由 const 修饰，则被当做 in 参数。为参数选定是 in 还是 out，可以作为一种优化手段。参数默认都是传引用的，方法都是同步的（也就是不加 oneway）。对于传值的参数，也就是非指针类型的，out 和 inout 都是没有意义的，只有 in 是正确的选择。

分类

创建类的分类 categories，可以将一个很大的类分割成若干小部分。每个分类都是类的一部分，一个类可以使用任意多个分类，但都不可以添加实例数据。分类的好处是：

·        对于精益求精的开发者，分类提供了一种划分方法的机制。对于一个很大的类，它可以将其划分成不同的角色；

·        分类允许分开编译，也就是说，同一个类也可以进行多人的分工合作；

·        如果把分类的声明放在实现文件（.m）中，那么这个分类就只在文件作用域中可见（虽然这并没有调用上的限制，如果你知道方法原型，依然可以调用）。这样的分类可以取一个合适的名字，比如 FooPrivateAPI；

·        一个类可以在不同程序中有不同的扩展，而不需要丢弃通用代码。所有的类都可以被扩展，甚至是 Cocoa 中的类。

最后一点尤其重要。很多开发人员都希望标准类能够提供一些对他们而言很有用的方法。这并不是一个很困难的问题，使用继承即可实现。但是，在单继承的环境下，这会造成出现很多的子类。仅仅为了一个方法就去继承显得有些得不偿失。分类就可以很好的解决这个问题：

class MyString : public string

{

public:

    // 统计元音的数目

    int vowelCount(void);

};

int MyString::vowelCount(void)

{

...

}

@interface NSString (VowelsCounting)

// 注意并没有使用 {}

-(int) vowelCount; // 统计元音的数目

@end

@implementation NSString (VowelsCounting)

-(int) vowelCount

{

...

}

@end

在 C++ 中，这是一个全新的类，可以自由使用。

在 Objective-C 中，NSString 是 Cocoa 框架的一个标准类。它是使用分类机制进行的扩展，只能在当前程序中使用。注意此时并没有新增加类。每一个 NSString 对象都可以从这个扩展获得统计元音数目的能力，甚至常量字符串也可以。同时注意，分类不能增加实例数据，因此没有花括号块。

分类也可以使匿名的，更适合于 private 的实现：

@interface NSString ()

// 注意并没有使用 {}

-(int) myPrivateMethod;

@end

@implementation NSString ()

-(int) myPrivateMethod

{

...

}

@end

混合使用协议、分类和子类

混合使用协议、分类和子类的唯一限制在于，你不能同时声明子类和分类。不过，你可以使用两步来绕过这一限制：

@interface Foo1 : SuperClass  //ok

@end

@interface Foo2 (Category)   //ok

@end

// 下面代码会有编译错误

@interface Foo3 (Category)  : SuperClass

@end

// 一种解决方案

@interface Foo3 : SuperClass  // 第一步

@end

@interface Foo3 (Category) // 第二步

@end

类的实例化位导致两个问题：构造函数、析构函数和赋值运算符如何实现，以及如何分配内存。

在 C++ 中，变量默认是“自动的”：除非被声明为 static，否则变量仅在自己的定义块中有意义。动态分配的内存可以一直使用，直到调用了 free() 或者 delete。C++ 中，所有对象都遵循这一规则。

然而在Objective-C 中，所有对象都是动态分配的。其实这也是符合逻辑的，因为 C++ 更加 static，而Objective-C 则更加动态。除非能够在运行时动态分配内存，否则 Objective-C 实现不了这么多动态的特性。

构造函数和初始化函数

分配 allocation 和初始化 initialization 的区别

在 C++ 中，内存分配和对象初始化都是在构造函数中完成的。在 Objective-C 中，这是两个不同的函数。

内存分配由类方法 alloc 完成，此时将初始化所有的实例数据。实例数据将被初始化为 0，除了一个名为 isa 的 NSObject 的指针。这个指针将在运行时指向对象的实际类型。实例数据根据传入的参数初始化为某一特定的值，这一过程将在一个实例方法 instance method 中完成。这个方法通常命名为 init。因此，构造过程被明确地分为两步：内存分配和初始化。alloc 消息被发送给类，而 init 消息则被发送给由 alloc 创建出来的新的对象。初始化过程不是可选的，alloc 之后应该跟着 init，之后，父类的 init 也会被调用，直到 NSObject 的 init 方法。这一方法完成了很多重要的工作。

在 C++ 中，构造函数的名字是规定好的，必须与类名一致。在 Objective-C 中，初始化方法与普通方法没有什么区别。你可以用任何名字，只不过通常都是选用 init 这个名字。然而，我们还是强烈建议，初始化方法名字一定要用 init 或者 init 开头的字符串。

使用 alloc 和 init

调用 alloc 之后将返回一个新的对象，并且应该给这个对象发送一个 init 消息。init 调用之后也会返回一个对象。通常，这就是初始化完成的对象。有时候，如果使用单例模式，init 可能会返回另外的对象（单例模式要求始终返回同一对象）。因此，init 的返回值不应该被忽略。通常，alloc 和 init 都会在一行上。

C++

Foo* foo = new Foo;

Objective-C

Foo* foo1 = [Foo alloc];

[foo1 init]; // 这是不好的行为：应该使用 init 的返回值

Foo* foo2 = [Foo alloc];

foo2 = [foo2 init]; // 正确，不过看上去很啰嗦

Foo* foo3 = [[Foo alloc] init]; // 正确，这才是通常的做法

为检查内存分配是否成功，C++ 可以判断 new 返回的指针是否是 0（如果使用的是  new(nothrow) 运算符）。在 Objective-C 中，检查返回值是否是 nil 就已经足够了。

初始化方法的正确示例代码

一个正确的初始化方法应该有如下特点：

·        名字以init 开始；

·        返回能够使用的对象；

·        调用父类的 init 方法，直到 NSObject 的init 方法被调用；

·        保存[super init...] 的返回值；

·        处理构造期间出现的任何错误，无论是自己的还是父类的。

下面是一些代码：

C++

class Point2D

{

public:

    Point2D(int x, int y);

private:

    int x;

    int y;

};

Point2D::Point2D(int anX, int anY) {x = anX; y = anY;}

...

Point2D  p1(3,4);

Point2D* p2 = new Point2D(5, 6);

Objective-C

@interface Point2D : NSObject

{

    int x;

    int y;

}

// 注意，在 Objective-C 中，id 类似于 void*

// (id) 就是对象的“一般”类型

-(id) initWithX:(int)anX andY:(int)anY;

@end

@implementation Point2D

-(id) initWithX:(int)anX andY:(int)anY

{

    // 调用父类的初始化方法

    if (!(self = [super init])) // 如果父类是 NSObject，必须进行 init 操作

        return nil; // 如果父类 init 失败，返回 nil

    // 父类调用成功，进行自己的初始化操作

   self->x = anX;

    self->y = anY;

    return self; // 返回指向自己的指针

}

@end

...

Point2D* p1 = [[Point2D alloc] initWithX:3 andY:4];

self = [super init...]

在上一篇提到的代码中，最不可思议的可能就是这句 self = [super init...]。回想一下，self 是每个方法的一个隐藏参数，指向当前对象。因此，这是一个局部变量。那么，为什么我们要改变一个局部变量的值呢？事实上，self 必须要改变。我们将在下面解释为什么要这样做。

[super init] 实际上返回不同于当前对象的另外一个对象。单例模式就是这样一种情况。然而， 有一个 API 可以用一个对象替换新分配的对象。Core Data（Apple 提供的 Cocoa 里面的一个 API）就是用了这种 API，对实例数据做一些特殊的操作，从而让这些数据能够和数据库的字段关联起来。当继承 NSManagedObject 类的时候，就需要仔细对待这种替换。在这种情形下，self 就要指向两个对象：一个是 alloc 返回的对象，一个是 [super init] 返回的对象。修改 self 的值对代码有一定的影响：每次访问实例数据的时候都是隐式的。正如下面的代码所示：

self = [super init] 简洁明了，也不必担心以后会引入 bug。然而，我们应该注意旧的 self 指向的对象的命运：它必须被释放。第一规则很简单：谁替换 self 指针，谁就要负责处理旧的 self 指针。在这里，也就是 [super init] 负责完成这一操作。例如，如果你创建 NSManagedObject 子类（这个类会执行替换操作），你就不必担心旧的 self 指针。事实上，NSManagedObject 的开发者必须考虑这种处理。因此，如果你要创建一个执行替换操作的类，你必须知道如何在初始化过程中释放旧有对象。这种操作同错误处理很类似：如果因为非法参数、不可访问的资源造成构造失败，我们要如何处理？

初始化错误

初始化出错可能发生在三个地方：

1.    调用 [super init...] 之前：如果构造函数参数非法，那么初始化应该立即停止；

2.    调用 [super init...] 期间：如果父类调用失败，那么当前的初始化操作也应该停止；

3.    调用 [super init...] 之后：例如资源分配失败等。

在上面每一种情形中，只要失败，就应该返回 nil；相应的处理应该由发生错误的对象去完成。这里，我们主要关心的是1, 3情况。要释放当前对象，我们调用 [self release] 即可。

在调用 dealloc 之后，对象的析构才算完成。因此，dealloc 的实现必须同初始化方法兼容。事实上，alloc 将所有的实例数据初始化成 0 是相当有用的。

将构造过程合并为 alloc+init

有时候，alloc 和 init 被分割成两个部分显得很罗嗦。幸运的是，我们也可以将其合并在一起。这主要牵扯到 Objective-C 的内存管理机制。简单来说，作为一个构造函数，它的名字必须以类名开头，其行为类似 init，但要自己实现 alloc。然而，这个对象需要注册到 autorelease 池中，除非发送 retain 消息，否则其生命周期是有限制的。以下即是示例代码：