C++轉Objective-c的糾結惆悵 —— objective-c的怪異特性

前言

應公司要求，最近開始做IOS應用了，這意味着 什麼？全新的語法，全新的技術，全新得框架都要等着我去熟悉呢。。 對於我一個傳統的C++程序員來說，理論上要熟悉Objective-C的語法當然用時不多了，只是接觸之後才發現，這語法讓人糾結到頭皮發麻，全身發癢 （說的貌似有點過了）。其實幾天前就想寫這篇關於OBJECT-C語法方面的博文了，只是一直苦於上班不能寫博客，下班又沒MAC機用的惡劣境況，才推遲 到現在。好了，言歸正傳了。

 

令人糾結到髮指的Foundation Kit

先來看看有關Foundation中幾個簡單class的實例：

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;
}

自從我接觸到Obj-c中的NSArray，我便一直想不通一個問題：既然NSArray不能動態改變其大小，而且 Foundation kit中還存在一個NSMutableArray可以彌補NSArray的這種缺陷，甚至能提供比NSArray更多的功能，那麼NSArray還有什麼 存在的必要呢？ 有人說NSArray的效率比NSMutableArray的要高一些，我便更不能理解了——連C++這種直接操作內存的高效語言都沒搞一個不能改變大小 的Array Class出來，OBJ-C緣何還要來畫蛇添個足呢？用NSMutableArray來完全代替NSArray不好嗎？這問題一直困擾着我 。。  直到剛剛纔猛然間的豁然開朗了一下:C++完全沒必要實現的這麼複雜，有個跟NSArray功能相近的數組就行了。 如果從效率上面來理解的話，NSArray絕對是一次性分配固定內存的，而NSMutableArray則是動態分配內存的，倘若事先知道一個數組的大 小，這時NSArray就能展現出比NSMutableArray更高的效率了。。。 而對於CCArray和CCMutableArray不能存儲基本內置數據類型而只能存儲OBJ-C對象時，又讓我糾結不已。。。 STL中的所有容器可不帶這樣的。。。  能想到的是CCArray內部存儲對象實際是在存儲對象的地址（指針）而非對象的拷貝，否則便不會有此限制。All in all, NSArray的存在絕對是有必要的。

另外對於NSDictionary，我先前以爲它是個和STL中MAP功能相似的類，只不過改了個名 字罷了，現在看來卻非如此。事實上，map中對於Key的要求是很隨意得，只要能比較大小即可（比如數字或字符串甚至任意重載了“<"運算符的 class），而NSDictonary的Key必須是NSString類型。。如此的限制再次讓我糾結到淚奔。。。

從2d開源引擎cocos2d-x看objective-c的內存管理機制

Object-C中對於內存管理不像C++那樣隨意創建和釋放，也不再像JAVA中那樣只管NEW不管釋放了。 所有的內存管理都是通過Reference Count機制來實現的。 關於Reference Count機制，在我之前一篇博文

《主流RAII class的存在價值——不存在能夠完全替代Dumb Pointer的RAII class 》

中 講解shared_ptr時詳細講解過其原理，而Object-c中所有Counting機制已經不再那麼透明瞭，蘋果規定給你怎麼用你就得怎麼用，要想 知道其內部實現機制只能透過表象來猜測了。。 但有一點我一直感到很慶幸，那便是：目前比較主流的2D遊戲引擎cocos2d-x作爲cocos2d的C++版本，簡直就是用C++把OBJ-C全然模 擬了一遍。 對於其Reference Count機制，尤其是AutoReleasePool的實現着實讓人津津樂道。以下附上cocos2d-x中AutoReleasePool頭文件部 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;
};

}

 

看的出其有一個對象池：CCMutableArray用來存儲所有加入到內存池中的對象。當對象使用autorelease時候， 究其源碼在把對象放入到內存池的同時不影響對象本身的Counting值。而用new的話會在基類CCObject的構造函數中中計數值設爲1。如果 counting機制的retain和release用的很混亂會如何呢？要麼對象早釋放，要麼晚釋放。。 對於晚釋放的，事實上算內存泄露，而對於早釋放的，在debug狀態下便會出異常。

在object-c中對於一些其它創建對象的方式如：initwithXXXX之類的，在cocos2d-x中用C++模擬時候實際是在內部調用node方法，此方法通過宏定義來實現，通常是這樣的：

#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後autorelease，如此明瞭不必再多做闡釋了。。 對於cocos2d-x的開源團隊能將object-c模擬的如此精緻，至此，不得不感嘆開源社區的強大。。。

使用category和protocol替換掉C++中的virtual function以達到多態的另類實現

對於Object-c的Category(類別），看起來是對C++中的 vitrual function的缺陷的改善，因爲形式上而言，子類（這樣說貌似有些不恰當，暫且這樣稱呼）是純粹對父類的方法進行擴充而不需要重新繼承父類很多信息， 以此便省出了virtual table的創建空間。。  也因爲如此，可以只對方法進行聲明而不進行實現，如此又有些像C++的特性，在object-c中又把這種在category的特性叫做“非正式協議”， 因爲子類可以拓展並覆蓋（同名情況）父類的方法。其另外一顯著作用便是可以將龐大的類分散到很多小塊中去實現，以使得條理更加清晰。。  以下是用category實現的一個proxy（代理）模式。這種模式在OBJ-C中被大量用到，現假設有個Cwnd（窗口）類，它接受點擊消息但其類內 部本身不去處理，將其委託給WindowMessageCategory去處理，代碼如下： 

//
//  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，運行時的多態可通過繼承和虛函數來實現，而在Object-c中沒有虛函數一說，取而代之的是協議。聲明一個協議相當於聲明瞭一個 pure virtual class，讓子類實現其定義的接口。而多態的實現則是通過繼承，協議以及委託代理三者結合來實現的。對於上述中用category來實現的proxy模 式，用protocol的方式實現如下：

//
//  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;
}

對於category和protocol的闡述大概差不多了。 在這裏我並沒有很詳細的說明使用其時需要注意的地方，這些基本的東西可以去看《objective-c 2.0基礎教程》，其實旨在指出Objective-c與才C++不同和相似的地方，進行對比說明的同時，還以此達到減少自己對於這種“怪異”語言困惑和 糾結的地方。

 

結束語

這篇博文已經寫了兩天了，是在上班時間抽時間些的。主要是回家沒MAC玩，就沒辦法編代碼寫博客了。對於objective-c的語言類學習，到此也算畫上個句號了，以後的時間可能都要花在實際項目上了。對於之前寫C++的我來說，糾結和困惑始終伴隨着我學object-c的過程，但既然轉到這個平臺了，貌似只有慢慢習慣才行，畢竟，習慣成自然嘛。。。。 路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索。