Objective-C编程语言实践指南

ObjectiveC编程语言实践指南TOC\o"1-2"\h\u24333第一章ObjectiveC基础 2287431.1ObjectiveC简介 2199141.2开发环境搭建 2195471.3基础语法 3274731.4面向对象编程 424222第二章数据类型与变量 4295882.1基本数据类型 425082.2复合数据类型 489032.3变量的声明与使用 5297272.4类型转换 523979第三章运算符与表达式 6125443.1算术运算符 6197183.2关系运算符 694913.3逻辑运算符 635843.4赋值运算符 724492第四章控制结构 7261744.1顺序结构 7156084.2选择结构 886834.3循环结构 9323474.4循环控制语句 913085第五章函数 10130125.1函数的定义与调用 1095155.2作用域规则 11223715.3递归函数 11194435.4内联函数 126089第六章类与对象 1256726.1类的定义 1266806.2对象的创建与销毁 13253646.3成员变量的访问与修改 14214826.4方法重写与多态 1432634第七章继承与多态 1577437.1继承的实现 15190707.2重写父类方法 1595497.3多态的概念与应用 16191197.4类型检查与转换 1631686第八章类的高级特性 17319318.1属性 1754738.2类方法与实例方法 17123618.3类别 17191228.4协议 1711529第九章内存管理 18226589.1引用计数 18268879.1.1概述 1880249.1.2retain与release方法 1888899.1.3自动引用计数（ARC） 18194039.2自动释放池 1811269.2.1概述 1858409.2.2使用自动释放池 18255579.3内存泄漏检测 1913249.3.1概述 1921509.3.2使用Instruments检测内存泄漏 1919599.4功能优化 19294459.4.1避免不必要的对象创建 19106849.4.2使用弱引用 19160179.4.3使用缓存 19109649.4.4使用Block 209395第十章ObjectiveC高级编程 203233610.1块（Block） 202105010.1.1块的语法 202071710.1.2块的使用场景 202033410.2GCD（GrandCentralDispatch） 202618810.2.1GCD的基本概念 20921910.2.2GCD的用法 213061910.3KVO（KeyValueObserving） 212343610.3.1KVO的基本用法 211759310.3.2KVO的高级特性 213037010.4KVC（KeyValueCoding） 212132410.4.1KVC的基本用法 223022810.4.2KVC的高级特性 22，第一章ObjectiveC基础1.1ObjectiveC简介ObjectiveC是一种面向对象的编程语言，它在C语言的基础上增加了面向对象的特性。ObjectiveC由Smalltalk的面向对象模型和C语言的特点结合而成，主要应用于Apple公司的MacOSX和iOS操作系统的开发。由于其高效的运行功能和丰富的库支持，ObjectiveC成为开发苹果设备应用程序的首选语言。1.2开发环境搭建在开始使用ObjectiveC进行编程之前，需要搭建一个合适的开发环境。以下是搭建ObjectiveC开发环境的基本步骤：（1）安装最新版本的X：X是Apple公司提供的集成开发环境，包含了编译器、调试器和其他必要的工具。用户可以从MacAppStore免费并安装。（2）创建一个新的项目：打开X，选择“CreateanewXproject”，然后选择“iOS”或“macOS”项目模板，根据需求选择相应的项目类型。（3）配置项目设置：在项目创建完成后，可以对项目的编译选项、架构和其他设置进行配置，以保证项目符合开发需求。（4）导入所需的框架：根据项目需求，导入相应的框架，如Foundation、UIKit等，以提供必要的类和函数。1.3基础语法ObjectiveC的基础语法与C语言相似，但在面向对象编程方面有独特的特点。以下是一些基础语法元素：变量声明：变量在使用前需要声明其类型和名称，例如：`intnumber;`数据类型：ObjectiveC支持基本数据类型，如整型（int）、浮点型（float）、字符型（char）等。类和对象：ObjectiveC中的类和对象是面向对象编程的核心。类的声明通常以`interface`开始，实现以`implementation`开始。示例：objectivecinterfaceMyClass:NSObject{intproperty;}(void)setProperty:(int)value;endimplementationMyClass(void)setProperty:(int)value{property=value;}end消息传递：ObjectiveC使用括号来表示消息传递。例如：`[objectsendMessage];`方法声明和实现：方法声明通常包含返回类型、方法名称和参数，例如：`(void)sendMessage;`流程控制：ObjectiveC支持if、for、while等流程控制语句，与C语言相似。1.4面向对象编程面向对象编程（OOP）是一种编程范式，它将数据和处理数据的方法封装在一起，形成对象。ObjectiveC支持面向对象编程的核心概念，包括：封装：将数据和方法组合在一起，形成类，隐藏内部实现细节。继承：允许一个类继承另一个类的特性和行为，实现代码复用。多态：允许使用同一接口调用不同类的对象，实现不同的行为。接口和实现：ObjectiveC使用`interface`和`implementation`来定义接口和实现。接口定义了类的公共接口，而实现包含了实际的方法代码。通过这些面向对象的概念，ObjectiveC为开发者提供了一种高效、模块化的编程方式，有助于创建可维护和可扩展的应用程序。第二章数据类型与变量2.1基本数据类型ObjectiveC语言提供了多种基本数据类型，这些类型是构建程序的基础。基本数据类型包括整型、浮点型、字符型等。整型用于表示没有小数部分的数。ObjectiveC提供了以下几种整型：`int`、`short`、`long`、`longlong`。这些类型分别占用不同的内存空间，可以表示的数值范围也不同。浮点型用于表示带有小数部分的数。ObjectiveC提供了两种浮点型：`float`和`double`。`float`类型占用4个字节，`double`类型占用8个字节。一般来说，`double`类型的精度比`float`类型更高。字符型用于表示单个字符。ObjectiveC使用`char`类型来表示字符，它占用1个字节。2.2复合数据类型除了基本数据类型，ObjectiveC还提供了多种复合数据类型，包括数组、结构体、联合体等。数组是一种用于存储多个相同类型元素的集合。ObjectiveC提供了两种数组：静态数组和动态数组。静态数组在编译时大小固定，而动态数组可以在运行时动态调整大小。结构体是一种用于存储多个不同类型数据的数据结构。通过结构体，可以将多个相关的变量组合在一起，形成一个整体。结构体使用`struct`关键字来定义。联合体是一种特殊的数据类型，用于存储不同类型的数据，但只能使用其中一个成员。联合体使用`union`关键字来定义。2.3变量的声明与使用变量是程序中用于存储数据的标识符。在ObjectiveC中，声明变量需要指定变量的类型和名称。以下是一个声明整型变量的示例：objectivecintnumber;在声明变量后，可以使用赋值运算符`=`对变量进行赋值：objectivecnumber=10;可以在程序中使用该变量：objectivecNSLog("Thevalueofnumberis%d",number);2.4类型转换类型转换是指将一个类型的数据转换为另一个类型的数据。在ObjectiveC中，类型转换分为隐式类型转换和显式类型转换。隐式类型转换是指编译器自动将一种类型的数据转换为另一种类型的数据。例如，将一个整型数据赋值给一个浮点型变量时，编译器会自动将整型数据转换为浮点型数据。显式类型转换是指使用强制类型转换运算符将一种类型的数据转换为另一种类型的数据。例如，使用`(int)`运算符将浮点型数据转换为整型数据：objectivecfloatvalue=3.14;intintValue=(int)value;在类型转换时，需要注意数据精度的损失和可能的溢出问题。第三章运算符与表达式3.1算术运算符ObjectiveC语言中，算术运算符是用于处理四则运算的基本符号。包括加法（）、减法（）、乘法（）、除法（/）以及求余（%）。这些运算符的使用方式与其它编程语言类似。加法（）：用于两个数值的相加。减法（）：用于两个数值的相减。乘法（）：用于两个数值的相乘。除法（/）：用于两个数值的相除。需要注意的是，当除数为0时，程序会报错。求余（%）：用于求两个整数相除后的余数。3.2关系运算符关系运算符用于比较两个数值的大小关系，包括等于（==）、不等于（!=）、大于（>）、小于（<）、大于等于（>=）和小于等于（<=）。这些运算符返回的结果为布尔类型，即YES或NO。等于（==）：判断两个数值是否相等。不等于（!=）：判断两个数值是否不相等。大于（>）：判断左侧数值是否大于右侧数值。小于（<）：判断左侧数值是否小于右侧数值。大于等于（>=）：判断左侧数值是否大于等于右侧数值。小于等于（<=）：判断左侧数值是否小于等于右侧数值。3.3逻辑运算符逻辑运算符用于连接多个关系表达式，包括逻辑与（&&）、逻辑或（）和逻辑非（!）。这些运算符返回的结果同样为布尔类型。逻辑与（&&）：当两个关系表达式都为YES时，结果为YES；否则为NO。逻辑或（）：当两个关系表达式中有至少一个为YES时，结果为YES；否则为NO。逻辑非（!）：将关系表达式的结果取反，即原结果为YES时，返回NO；原结果为NO时，返回YES。3.4赋值运算符赋值运算符用于将右侧表达式的值赋给左侧变量。最基本的赋值运算符是等号（=）。ObjectiveC还支持复合赋值运算符，如加赋值（=）、减赋值（=）、乘赋值（=）、除赋值（/=）和求余赋值（%=）。等号（=）：将右侧表达式的值赋给左侧变量。加赋值（=）：将右侧表达式的值加上左侧变量的值，然后将结果赋给左侧变量。减赋值（=）：将右侧表达式的值减去左侧变量的值，然后将结果赋给左侧变量。乘赋值（=）：将右侧表达式的值乘以左侧变量的值，然后将结果赋给左侧变量。除赋值（/=）：将右侧表达式的值除以左侧变量的值，然后将结果赋给左侧变量。求余赋值（%=）：将右侧表达式的值求余左侧变量的值，然后将结果赋给左侧变量。第四章控制结构在ObjectiveC编程语言中，控制结构是指导程序执行流程的核心元素，它决定了程序中的语句如何被顺序执行、选择执行或者重复执行。本章将详细介绍ObjectiveC中的几种基本控制结构。4.1顺序结构顺序结构是程序中最基本的结构，指的是程序中的语句按照它们在代码中的先后顺序依次执行。在ObjectiveC中，顺序结构不需要特殊的语法控制，只要按照编写代码的自然顺序排列即可。每个语句都将从前一个语句结束的地方开始执行，直到程序结束或者遇到其他控制结构。objectivecinta=1;intb=2;intsum=ab;NSLog("Sumis%d",sum);在上述代码中，变量`a`和`b`被依次赋值，然后计算它们的和并输出结果。4.2选择结构选择结构允许程序在满足特定条件时执行不同的代码块。ObjectiveC提供了`if`语句、`ifelse`语句以及`switch`语句来实现选择结构。`if`语句：objectivecif(condition){//条件为真时执行的代码}`ifelse`语句：objectivecif(condition){//条件为真时执行的代码}else{//条件为假时执行的代码}`switch`语句：objectivecswitch(expression){caseconstant1://当expression等于constant1时执行的代码break;caseconstant2://当expression等于constant2时执行的代码break;default://当expression不等于任何case时执行的代码}4.3循环结构循环结构允许一段代码被重复执行，直到指定的条件不再满足为止。ObjectiveC提供了几种循环结构：`for`循环、`while`循环和`dowhile`循环。`for`循环：objectivecfor(initialization;condition;iteration){//执行的代码块}`while`循环：objectivecwhile(condition){//执行的代码块}`dowhile`循环：objectivecdo{//执行的代码块}while(condition);4.4循环控制语句循环控制语句用于在循环内部改变执行顺序，主要有`break`和`continue`两种。`break`语句用于立即退出循环，不再执行后续的迭代。objectivecwhile(condition){if(someCondition){break;}//其他代码}`continue`语句用于跳过当前循环的剩余部分，直接进入下一次迭代。objectivecfor(inti=0;i<10;i){if(i%2==0){continue;}NSLog("Oddnumber:%d",i);}第五章函数5.1函数的定义与调用在ObjectiveC中，函数是执行特定任务的自包含代码块。函数的定义包括函数的返回类型、函数名以及参数列表。一个典型的函数定义如下所示：返回类型函数名(参数类型参数名,){//函数体}当定义一个函数后，我们可以在程序的其他部分通过函数名和参数来调用它。函数调用的一般形式为：函数名(参数值,);例如，假设我们有一个名为`printNumber`的函数，它接受一个整型参数并打印它的值：voidprintNumber(intnumber){printf("%d\n",number);}intmain(){intnum=5;printNumber(num);//调用函数return0;}5.2作用域规则在ObjectiveC中，作用域规则定义了变量和函数的可访问性。变量的作用域从其声明点开始，到其最近的封闭花括号结束。函数的作用域则是整个程序，即在其定义之后都可以被调用。全局变量在程序的任何地方都可以访问，而局部变量则仅在定义它的函数内部可访问。例如：intglobalVar=10;//全局变量voidsomeFunction(){intlocalVar=5;//局部变量//localVar仅在此函数内部有效}intmain(){//globalVar可以在此访问//localVar在此处不可访问return0;}5.3递归函数递归函数是一种在其函数体内调用自己的函数。递归通常用于解决那些可以被分解为相似子问题的问题。递归函数必须有一个终止条件，以避免无限递归。下面是一个计算阶乘的递归函数示例：unsignedlonglongfactorial(unsignedintn){if(n==0){return1;//终止条件}returnnfactorial(n1);//递归调用}intmain(){unsignedintnumber=5;printf("Factorialof%uis%llu\n",number,factorial(number));return0;}5.4内联函数内联函数是编译时将函数的代码直接嵌入到每个函数调用的地方，从而减少函数调用的开销。在ObjectiveC中，可以通过`inline`关键字来建议编译器进行内联扩展，但最终决定权在编译器。内联函数的定义如下：inline返回类型函数名(参数类型参数名,){//函数体}例如，下面是一个简单的内联函数定义：inlineintadd(inta,intb){returnab;}intmain(){intresult=add(3,4);//可能会被内联return0;}第六章类与对象6.1类的定义在ObjectiveC中，类是面向对象编程的基础。一个类定义了一种数据类型，它包含属性（成员变量）和方法（函数）。类的定义通常分为接口（interface）和实现（implementation）两部分。接口定义接口定义了类的外部可见部分，包括属性、方法和协议。以下是一个类的接口定义示例：objcinterfaceMyClass:NSObjectproperty(nonatomic,strong)NSStringname;property(nonatomic,assign)NSIntegerage;(instancetype)initWithName:(NSString)nameage:(NSInteger)age;(void)printDescription;end实现定义实现部分包含了接口中定义的方法的具体实现。以下是对应的实现部分示例：objcimplementationMyClasssynthesizename=_name;(instancetype)initWithName:(NSString)nameage:(NSInteger)age{self=[superinit];if(self){_name=name;_age=age;}returnself;}(void)printDescription{NSLog("Name:%,Age:%ld",_name,(long)_age);}end6.2对象的创建与销毁在ObjectiveC中，对象的创建与销毁是通过分配（alloc）和释放（release）来管理的。对象的创建对象的创建通常使用alloc方法，然后使用init方法进行初始化。以下是一个创建对象的示例：objcMyClassmyObject=[[MyClassalloc]initWithName:"John"age:30];对象的销毁当不再需要对象时，应使用release方法来释放其占用的内存。在自动引用计数（ARC）模式下，编译器会自动管理内存的释放，但手动管理内存时，需要显式调用release：objc[myObjectrelease];6.3成员变量的访问与修改成员变量是类中定义的数据，可以通过属性（property）或实例变量（instancevariable）进行访问和修改。属性的访问与修改属性提供了点语法（dotsyntax）来访问和修改成员变量。以下是一个示例：objcmyO="Jane";NSLog("Name:%",myO);实例变量的访问与修改实例变量可以通过下划线前缀（_）直接访问和修改。以下是一个示例：objcmyObject>_name="Alice";NSLog("Name:%",myObject>_name);6.4方法重写与多态方法重写和多态是面向对象编程中的关键概念。它们允许子类修改或扩展父类的行为。方法重写当子类需要修改继承自父类的方法时，可以在子类中重写该方法。以下是一个示例：objcinterfaceMySubClass:MyClass(void)printDescription;endimplementationMySubClass(void)printDescription{//重写父类的方法[superprintDescription];NSLog("Thisisasubclassdescription.");}end多态多态允许不同类的对象对同一消息作出不同的响应。以下是一个多态的示例：objcMyClassmyObject=[[MySubClassalloc]initWithName:"Bob"age:25];[myObjectprintDescription];//调用子类重写的方法第七章继承与多态7.1继承的实现继承是面向对象编程中的一个核心概念，ObjectiveC语言支持继承机制。继承允许子类从父类中继承属性和方法，从而实现代码的复用。在ObjectiveC中，继承的实现主要通过以下方式：定义子类时，使用interface关键字声明父类，格式如下：interfaceSubClassName:SuperClassNameend在子类的implementation部分，可以使用父类的实例变量和方法。7.2重写父类方法子类可以重写父类的方法，以便在子类中实现特定的行为。重写方法时，需要注意以下几点：使用Override关键字标记重写的方法，虽然ObjectiveC没有强制要求使用该关键字，但使用它能够提高代码的可读性。重写方法时，必须保持方法的签名（包括返回类型、方法名和参数列表）与父类中的方法完全一致。示例代码如下：interfaceSubClassName:SuperClassName(void)overriddenMethod;endimplementationSubClassNameoverride(void)overriddenMethod{//实现特定的行为}end7.3多态的概念与应用多态是指同一个方法在不同类型的对象上具有不同的行为。ObjectiveC通过继承和类型检查机制实现多态。以下为多态的概念与应用：子类对象可以替代父类对象，调用相应的方法时，将执行子类中重写的方法。通过指针或引用调用方法时，实际执行的方法取决于对象的实际类型，而非声明的类型。示例代码如下：idmyObject=[[SubClassNamealloc]init];[myObjectoverriddenMethod];//将调用SubClassName中重写的方法7.4类型检查与转换类型检查与转换是处理多态时的重要机制。在ObjectiveC中，类型检查与转换可以通过以下方式实现：使用isKindOfClass:方法检查对象是否是某个类的实例或其子类的实例。使用isMemberOfClass:方法检查对象是否是某个具体类的实例。使用类型转换操作符（如[(SubClassName)myObject]）将对象转换为指定的类型。示例代码如下：if([myObjectisKindOfClass:[SubClassNameclass]]){SubClassNamesubObject=(SubClassName)myObject;//可以使用subObject调用SubClassName中的方法和访问其属性}第八章类的高级特性8.1属性属性是ObjectiveC中用于封装类成员变量的机制。属性不仅提供了访问器方法，还提供了内存管理的策略。在ObjectiveC中定义属性时，可以使用dynamic和synthesize指令来控制属性的实现细节。属性可以声明为readwrite或readonly，决定了是否可以设置属性的值。同时还可以指定内存管理策略，如strong、weak、copy等，以保证对象的所有权符合预期。8.2类方法与实例方法ObjectiveC中的类方法与实例方法是面向对象编程的两个基本概念。类方法是与类相关联的方法，可以使用类名直接调用，而不需要创建类的实例。实例方法是针对类的实例进行操作的方法。在ObjectiveC中，通过在方法签名前使用加号（）来定义类方法，而使用减号（）来定义实例方法。类方法通常用于创建类的实例或执行与类相关的操作，而实例方法则用于操作类的实例。8.3类别类别（Category）是ObjectiveC中一种强大的特性，允许在不修改原始类的情况下向类添加方法。类别可以用来扩展类的功能，或者为已经存在的类添加新的方法。使用类别可以分离代码，使得代码更加模块化。类别不仅可以添加方法，还可以覆盖原始类的方法。不过，需要注意的是，类别中不能添加新的成员变量。8.4协议协议（Protocol）是ObjectiveC中定义接口的机制，类似于其他编程语言中的接口或抽象类。协议可以定义一组方法的签名，但不提供具体的实现。通过协议，可以定义对象应该遵循的行为规范。在ObjectiveC中，可以使用protocol关键字来定义协议。协议中的方法可以要求实现者必须实现，也可以是可选的。通过遵循协议，不同的类可以实现相同的方法，从而实现多态。协议还支持属性的定义，这使得遵循协议的类可以拥有相同的属性。ObjectiveC的协议还支持继承，允许创建更具体的协议，继承自更通用的协议。第九章内存管理9.1引用计数9.1.1概述在ObjectiveC中，内存管理是通过引用计数机制实现的。当一个对象被创建时，它的引用计数为1。当有新的变量指向该对象时，引用计数会增加；当变量不再指向该对象时，引用计数会减少。当引用计数为0时，对象会被自动释放。9.1.2retain与release方法ObjectiveC提供了两个方法来管理对象的引用计数：retain和release。retain方法会增加对象的引用计数，而release方法会减少对象的引用计数。objectivec(id)retain;(void)release;9.1.3自动引用计数（ARC）从iOS5开始，ObjectiveC引入了自动引用计数（ARC）机制，使得开发者不需要手动管理引用计数。在ARC模式下，编译器会自动为对象添加适当的retain和release调用。9.2自动释放池9.2.1概述自动释放池（AutoreleasePool）是一种特殊的引用计数管理机制。当一个对象被加入到自动释放池时，它的引用计数不会立即减1，而是在自动释放池被销毁时，池中的所有对象都会自动执行release操作。9.2.2使用自动释放池开发者可以通过以下方式创建和使用自动释放池：objectivecautoreleasepool{//创建并使用需要自动释放的对象}在自动释放池的作用域内，所有通过alloc、new、copy或mutableCopy方法创建的对象，以及通过autorelease方法加入到池中的对象，都会在自动释放池销毁时自动释放。9.3内存泄漏检测9.3.1概述内存泄漏是指程序中不再使用的对象未被释放，导致内存使用不断增加，最终可能导致程序崩溃。在开发过程中，检测和修复内存泄漏是非常重要的。9.3.2使用Instruments检测内存泄漏Instruments是X附带的一款功能分析工具，可以帮助开发者检测内存泄漏。具体操作如下：（1）打开X，选择Product>Profile。（2）在弹出的菜单中选择Instruments。（3）在Instruments中选择MemoryLeaks模板。（4）运行程序，观察内存泄漏情况。9.4功能优化9.4.1避免不必要的对象创建在编程过程中，避免创建不必要的对象，可以减少内存分配和释放的次数，从而提高程序功能。9.4.2使用弱引用当两个对象之间存在循环引用时，可能会导致内存泄漏。使用弱引用（weak）可以避免这种情况。弱引用不会增加对象的引用计数，当对象被释放时，弱引用会自动置为nil。objectivecproperty(nonatomic,weak)id<NSObject>弱引用对象;9.4.3使用缓存对于一些需要频繁计算或获取的数据，可以使用缓存机制，避免重复计算或请求，从而提高程序功能。9.4.4使用BlockBlock可以用来实现代码的延迟执行，减少不必要的资源占用，提高程序功能。objectivecdispatch_async(dispatch_get_glob