从 C++ 到 Objective-C 的快速指南

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  // call  [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]; // call 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; // 或者编译器会警告我们说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 call  }  @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] init]; // 如果构造失败的话会返回nil  // use s  // end. Hooraah! Compiler will automatically 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 block:(void(^)(AlertView*, NSInteger))block;    // call  [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'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.

我可以分析这一切，而我的建议是简单的. 不要 将ARC类型和非ARC类型混在一起. 如果你必须转换一些Objective-C对象的话，使用id而不是void*. 否则，你将会遇到严重的内存故障.

Objective-C 有而 C++ 没有的

• 分类Categories

• 基于NSObject的操作

• YES 和 NO (等价于true和false)

• NIL 和 nil (等价于0)

• 可命名的函数参数

• self (等价于 this) 而其可以在一个构造器中被改变

C++ 有而 Objective-C 没有的

• 静态对象. Objective-C 中的对象不能被初始化成静态的，或者是存在于栈中. 只能是指针.

• 多重继承

• 命名空间

• 模板

• 操作符重载

• STL 和算法 ;

• 方法可以是受保护的（ protected ）或者私有的（ private ） (在Obj-C中，只能是公共的)

• const/mutable 项

• friend 方法

• 引用

• 匿名函数签名 (没有变量名称)

阅读更多
从C++ 到 Objective-C 指南, 这里.

历史记录

• 10/05/2014 : 第一次发布.