WWDC2012：Objective-C 的新特性

接着上一篇文章说，Objective-C 在计算机编程语言中有悠久的历史，80 年代初Brad Cox 和Tom Love 发明了Objective-C，1988 年乔布斯的Next 公司获得了这门编程语言语言的授权，并开发出了Objective-C 的语言库和NEXTSTEP 的开发环境。NextStep 是以Mach 和BSD 为基础，Objective-C 是其语言和运行库。乔布斯回归苹果，NextStep 成了Max OS X 的基础，Objective-C 成了Apple 的当家语言，现在基本上是Apple 在维护Objective-C 的发展。与其他面向对象语言相比，Objective-C 采用了一个非常小的运行时库代替了虚拟机。

在苹果的AppStore 推出之前，Objective-C 一直相对小众，但是其优秀的语言特性似乎一直在为后面的爆发积蓄力量，当苹果平台级的应用出现之后，Objective-C 开始大放异彩，静态语言的效率和动态语言的特性得到众多程序员的喜爱，这一点在TIOBE 语言排行榜上表现的非常明显。2007 年iPhone 刚推出的时候，Objective-C 在TIOBE 上排名45，2011 年排名第5，2012 年7 月排名第3，成功超越了老牌编程语言C++，排在Objective-C 前面的是经典语言C、Java。

2007 年之前 Objective-C 小众是因为它只能开发苹果的操作系统和软件，后来之所以流行恰恰也是因为这一点，这不仅让人感慨这无常的人生。不过有一点是没有变，Objective-C 一直是一门优秀的编程语言，而且它一直在发展。从 1.0 到 2.0，从面向对象的 C 语言扩展，到内存引用计数管理，属性管理，引入块的概念，实现自动引用计数等等，几乎每年都会有新特性加入，这在其他编程语言中是很少见的，这些新特性的引入也不断为开发人员带来软件设计和研发上的便利。

不过对于编程语言之争，一直是程序员之间的一个槽点，大家没事就吐啊吐啊，你说一门语言优秀，那肯定有一帮人跳出来说这门语言烂。我的观点是，编程语言确实有设计思想、语法和效率上的优劣之分，尽可能去使用那些你觉得优秀的语言，这会帮助你发挥自己和这门语言的潜力。用它，就去发现它的优点，把一门编程语言发挥到极限，你也就离牛人不远了。

今年 2012 的 WWDC 上，苹果针对 Objective-C 和 LLVM 编译器都做了重大改进，我们来看一看 Objective-C 增加了哪些新特性。

1、方法顺序无关

Objective-C 类由声明文件 h 和实现文件 m 组成，所有的 public 方法都在 h 文件中声明，private 方法可以写在 m 文件中，但是在早期的编译环境中需要注意方法的顺序，例如下面的代码，在早期的编译环境会给出警告：

类和方法声明：

 
@interface ObjcNewFeatures : NSObject
-(void)doSomething:(NSString *) text;
@end

实现：

 
@implementation ObjcNewFeatures
-(void)doSomething:(NSString *)text{
    NSLog(@"%@", [text stringByAppendingFormat:[selfgetCode]]);
}
-(NSString *)getCode{
    return@"Unicode";
}
@end

早期编译器编译时会出现：warning: instance method ‘-getCode:’ not found…

这是因为根据编译顺序，编译器不知道在 doSomething 之后还有 getCode 方法，所以会给出警告。解决办法有多种，比如可以把 getCode 方法放到 doSomething 之前，也可以提前声明私有方法，如下： 在 m 文件中增加：

 
@interfaceObjcNewFeatures()
-(NSString *)getCode;
@end

新版编译器在 LLVM 中增加了新特性，改变了顺序编译的方式，首先扫描方法声明，然后再对其实现部分进行编译。这样无论是 public 还是 private 方法，就变得顺序无关了。目前 XCode 的最新版本 4.3.3 采用的默认编译器是 Apple LLVM compiler 3.1，以上代码在最新的编译环境下正常运行。

2、枚举类型的改进

在 OS X v10.5 之前，我们如何在 Objective-C 中定义一个枚举类型呢？如下：

 
typedef enum { 
    ObjectiveC,
    Java, 
    Ruby, 
    Python, 
    Erlang }
Language;

这种写法简单明了，用起来也不复杂，但是有一个问题，就是其枚举值的数据范围是模糊的，这个数值可能非常大，可能是负数，无法界定。

在 OS X v10.5 之后和 iOS 中，你可以这样写：

 
enum {
    ObjectiveC,
    Java,
    Ruby,
    Python,
    Erlang
};
typedef NSUInteger Language;

这种写法的好处是，首先这个枚举的数据类型是确定的，无符号整数。其次由于我们采用了 NSUInteger，可以不用考虑 32 位和 64 位的问题。带来的问题是数据类型和枚举常量没有显式的关联。

在 XCode4.4 中，你可以这样写枚举了：

 
typedef enum Language : NSUInteger{
    ObjectiveC,
    Java, 
    Ruby, 
    Python, 
    Erlang 
}Language;

在列出枚举内容的同时绑定了枚举数据类型 NSUInteger，这样带来的好处是增强的类型检查和更好的代码可读性。

当然，对于普通开发这来说，枚举类型可能不会涉及到复杂的数据，使用之前的两种写法也不会有什么大问题。无论如何，在 XCode4.4 发布之后，我们就可以尝试采用新的写法了。

3、属性合成

每个开发人员对 property 都很熟悉，我们需要为类定义属性，编写 getter 和 setter 方法。那么我们在 Objective-C 中是如何进行处理属性呢？很简单，首先在 h 文件中定义属性：

 
@property (strong) NSString *name;

然后在 m 文件中使用 @synthesize 指令实现属性的 accessor 方法和定义实例变量 ivar：

 
@synthesize name = _name;

@synthesize 的含义是，如果没有进行重载的情况下，编译器会根据读写属性自动为类实例变量 _name 生成 getter 和 setter 方法。当然，你也可以用 @dynamic 指令指定该属性的相关方法由开发人员实现。

这样看起来是不是已经很简单了？但是没有最简单只有更简单。在 XCode4.4 中，我们可以省略掉 @synthesize name = _name; 这一行，完全交给编译器去实现。也就是说在 h 文件中声明属性 name 后，就可以直接在实现文件中使用该属性的 getter 和 setter 方法，并使用实例变量 _name。并且编译器会根据属性的可读和可写自动判断是否提供 setter 方法。

那么在这种情况下，如果你声明了 @dynamic 的属性，编译器该如何处理呢？所有 synthesize 相关的特性将不再起作用，你需要自己去实现属性的相关方法。

总接一下属性合成的新特性：

除非明确说明，否则属性相关的 accessor 方法（getter 和 setter）将自动生成。
除非所有的 accessor 方法提供实例变量，否则实例变量（例如 _name）会自动生成。
如果使用了 @synthesize，并没有提供实力变量名的话，会自动生成。
如果使用了 @dynamic，那么自动合成无效，需要开发者自己实现。
Core Data 的 NSManagedObject 及其子类不使用默认的属性合成功能。

4、语法简化

很多刚从其他编程语言转到 Objective-C 的同学看到长长的函数名会感到崩溃，不过我在上一篇文章中也提到过，这种语法让消息的传递像一个英语句子，大大增强了可读性。比如你想初始化一个浮点数，需要这么写：

 
NSNumber value = [NSNumber numberWithFloat:123.45f];

从这句中我们能够明确的知道代码的含义，但是，是否连简单的赋值语句也要这么处理呢？苹果在本次新特性中采用了折中的处理方式，针对很多基础类型采用了简写的方式，实现语法简化。简化以后，我们会发现从语法层面，这些简化的 Objective-C 更像 Python 和 Ruby 等动态语言的语法了。下面我们逐一介绍：

NSNumber

简化前的写法：

 
NSNumber *value;
value = [NSNumber numberWithInt:12345];
value = [NSNumber numberWithFloat:123.45f];
value = [NSNumber numberWithDouble:123.45];
value = [NSNumber numberWithBool:YES];

简化后的写法：

 
NSNumber *value;
value = @12345;
value = @123.45f;
value = @123.45;
value = @YES;

装箱表达式也可以采用类似的写法：

 
NSNumber *piOverSixteen = [NSNumber numberWithDouble: ( M_PI / 16 )];
NSString *path = [NSString stringWithUTF8String: getenv("PATH")];

可以分别简写为：

 
NSNumber *piOverSixteen = @( M_PI / 16 );
NSString *path = @( getenv("PATH") );

对于字符串表达式来说，需要注意的是表达式的值一定不能是 NULL，否则会抛出异常。

NSArray

对于 NSArray 的初始化来说，有非常多的写法，这里就不再一一罗列，我们直接看新的写法

 
NSArray *array;
array = @[];               // 空数组
array = @[ a ];          // 一个对象的数组
array = @[ a, b, c ]; // 多个对象的数组

非常简单，再也不用记住初始化多个对象的数组时，后面还要跟一个倒霉的 nil。 现在我们看一下当声明多对象的数组时，编译器是如何处理的：

array = @[ a, b, c ];
编译器生成的代码：
id objects[] = { a, b, c };
NSUInteger count = sizeof(objects)/ sizeof(id);
array = [NSArray arrayWithObjects:objects count:count];

好吧，编译器已经为我们把这些简单重复的工作都做了，我们就可以安心解决真正的问题了：）不过有一点要注意，如果 a，b，c 对象有 nil 的话，运行时会抛出异常，这点和原来的处理方式不同，编码的时候要多加小心。

NSDictionary

同样，对于字典这个数据结构来说，有很多种初始化的方式，我们来看新的写法：

 
NSDictionary *dict;
dict = @{};     // 空字典
dict = @{ k1 : o1 };     // 包含一个键值对的字典
dict = @{ k1 : o1, k2 : o2, k3 : o3 }; // 包含多个键值对的字典

最后我们总接一下容器类数据结构简化的限制： 采用上述写法构建的容器都是不可变的，如果需要生成可变容器，可以传递 -mutableCopy 消息。例如

 
NSMutableArray *mutablePlanets = [@[
   @"Mercury", @"Venus", @"Earth",
   @"Mars", @"Jupiter", @"Saturn",
   @"Uranus", @"Neptune"
 ] mutableCopy];
 
 

不能对常量数组直接赋值，解决办法是在类方法 (void)initialize 进行赋值，如下：

 
@implementation MyClass
static NSArray *thePlanets;
+ (void)initialize {
  if (self == [MyClass class]) {
    thePlanets = @[
      @"Mercury", @"Venus", @"Earth",
      @"Mars", @"Jupiter", @"Saturn",
      @"Uranus", @"Neptune"
    ];
} }

没有常量字典

5、对象下标

容器的语法简化让我们不难想到，可以通过下标的方式存取数组和字典的数据。 比如对于数组：

 
NSArray *array = @[ a, b, c ];

我们可以这样写：

id obj = array[i];     // 通过下标方式获取数组对象，替换原有写法：array objectAtIndex:i];
array[i] = newObj;     // 也可以直接为数组对象赋值。替换原有写法：[array replaceObjectAtIndex:i withObject:newObj];

对于字典：

 
NSDictionary *dict = @{ k1 : o1, k2 : o2, k3 : o3 };
 

我们可以这样写：

 
id obj = dict[k2];     // 获取 o2 对象，替换原有写法：[dic objectForKey:k2];
dic[k2] = newObj;  // 重新为键为 k2 的对象赋值，替换原有写法：[dic setObject:newObj forKey:k2]

同时，我们自己定义的容器类，只要实现了规定的下标方法，就可以采用下标的方式访问数据。要实现的方法如下：

数组类型的下标方法

 
- (elementType)objectAtIndexedSubscript:(indexType)idx; 
- (void)setObject:(elementType)object atIndexedSubscript:(indexType)idx; 
字典类型的下标方法
- (elementType)objectForKeyedSubscript:(keyType)key; 
- (void)setObject:(elementType)object forKeyedSubscript:(keyType)key;

其中需要注意的是 indexType 必须是整数，elementType 和 keyType 必须是对象指针。

总结

关于语言的新特性这次就介绍到这里，使用新版的 Objective-C，你就可以获得这些新特性，编写更简洁的代码，同时避免一些常见的陷阱。One more thing，这些语法特性是完全向下兼容，使用新特性编写出来的代码，经过编译后形成的二进制程序可以运行在之前发布的任何 OS 中。

由于苹果公司 Mac、iPhone 和 iPad 销量的突飞猛进，App Store 上的应用形成了一个庞大的 App 帝国，这个完整的生态圈同时又有力的推进了开发语言 Objective-C 的高速发展，这门语言既保持了面向对象、消息传递和动态语言的特性，同时也在不断的做减法，语法的简化会大大提升开发者的效率，让开发者的精力更多的放在创意和 App 的实现上。

每一门语言的大放异彩都离不开其特定的环境土壤，一如当年的 Lisp，Smalltalk，C，C++，Java，C#，好吧，现在是——Objective-C。

相关文章： Objective-C——消息、Category 和 Protocol

感谢崔康对本文的审校。

给InfoQ 中文站投稿或者参与内容翻译工作，请邮件至 editors@cn.infoq.com 。也欢迎大家通过新浪微博（ @InfoQ ）或者腾讯微博（ @InfoQ ）关注我们，并与我们的编辑和其他读者朋友交流。