Objective c что это

Язык программирования Objective C

Objective C — объектно-ориентированный язык программирования, который используется для написания программ под устройства компании Apple. Он во многом схож с оригинальным C, но при этом обладает более широким функционалом.

История языка

Разрабатывая новый язык в начале 80-х годов создатель Objective C Брэдон Кокс хотел объединить преимущества классического С с возможностями относительно нового для того времени объектно-ориентированного программирования. Но платформа Кокса в итоге включила в себя не только объекты, но и сообщения функций, которые можно либо обработать, либо делегировать. Message-ориентированность отличает Objective C от чисто объектно ориентированного C++.

С 1985 года ObjC по факту перешел во владение Стива Джобса — сначала через корпорацию NeXT, затем — через Apple. Только в 2014 году язык стал уступать место главного инструмента разработки для “яблочных” устройств другой платформе — Swift.

Где применяется Objective C

На Objective C разрабатываются программы для iOS и MacOS. После появления Swift некоторые программисты считают ObjC неактуальным. На самом деле, этот язык все еще бывает полезен по нескольким причинам:

• поддержка старых программ, написанных до появления Swift и не переведенных на него;
• Objective C лежит в основе MacOS и необходим для углубленной работы с системой;
• на ObjC легче работать с потоковыми видео и выполнять другие задачи, связанные с сетевыми трансляциями и распределением памяти.

В целом знание Objective C помогает лучше понять логику ОС от Apple и устройство самого Swift.

Преимущества и недостатки языка

Objective C обладает рядом полезных свойств.

1. Возможность управления памятью.
   Ручное распределение памяти лучше справляется с определенными задачами, чем автоматическое. Например, при онлайн-трансляции или передаче мгновенных сообщений память может быстро перегружаться. Гибкое перераспределение ячеек позволяет оптимизировать исполнение программы, сделать ее более быстрой.
2. Многопоточность.
   Несколько потоков одной программы в ObjC могут выполняться параллельно. За счет этого оптимизируется скорость исполнения кода. Очередность и механизмы блокировки не дают потокам перекрывать друг друга и вызывать сбой.
3. Динамическая типизация.
   Переменной можно сразу задать необходимое значение, не объявляя заранее ее тип. Программа сама определит, число перед ней или строка. Такой метод ускоряет написание кода и делает программу лаконичнее. Правда, программисту придется внимательно следить за согласованностью типов, чтобы не совершать лишних ошибок.
4. Интегрируемость со Swift.
   По своей сути Swift — прямой наследник Objective C. Код на ObjC легко читается Свифтом. Поэтому Apple так легко перевела основную часть разработки на новый язык.
5. Совместимость с C++.
   Часть сложных задач, относящихся к низкоуровневому, то есть близкому к машинному, программированию лучше всего выполняется на C++. Например, криптография и оптимизация расходования оперативной памяти. Objective C без труда интегрируется с C++, чего нельзя сказать о Swift.

Стоит отметить и объективные минусы рассматриваемого языка.

1. Относительная усложненность синтаксиса.
   Objective С близок к низкоуровневым языкам. Его структура и синтаксис требует достаточно много времени для освоения.
2. Недостаточно высокая производительность.
   Скорость исполнения кода в ObjC зачастую ниже, чем у других языков. К этому приводит динамическая компиляция и ряд других свойств.
3. Постепенная замена более современными технологиями.
   Swift проще в освоении, программы на нем обычно пишутся быстрее. Поэтому там, где это возможно, новый язык вытесняет Objective C.

В чем отличия Objective C от классического С и Swift

В стандартном С отсутствуют объекты и классы. Objective C предоставляет все возможности ООП и процедурной парадигмы, ориентируясь на базовый синтаксис С. По производительности ObjC немного уступает классическому С. Совместимость языков односторонняя. Компилятор Objective C способен считать код на C, но не наоборот.

Swift можно назвать упрощенной версией Objective C, но только условно. С одной стороны, синтаксис в нем действительно выглядит интуитивнее, присутствует автоматическое управление памятью, опциональные типы и прочие “плюшки”. С другой стороны, новый функционал требует применения новых подходов, плюс некоторые низкоуровневые вещи на Swift делать сложнее.

Пример кода

Для демонстрации работы функций в Objective C возьмем стандартное решение квадратного уравнения. Оно будет выглядеть фактически также, как в стандартном C.

 #include #include int main() < int A, B, C, D; printf("A = "); scanf("%d", &A); if (A == 0) < printf("Not a quadratic equation.\n"); return 0; >printf("B = "); scanf("%d", &B); printf("C = "); scanf("%d", &C); D = B * B - 4 * A * C; if (D == 0) < printf("x = %f\n", -B / 2.0 / A); return 0; >if (D > 0) < printf("x1 = %f\n x2 = %f\n", (-B + sqrt(D)) / 2.0 / A, (-B - sqrt(D))/ 2.0 / A); >else < printf("x1 = (%f, %f)\n x2 = (%f, %f)\n", -B / 2.0 / A, sqrt(-D) / 2.0 / A, -B / 2.0 / A, -sqrt(-D) / 2.0 /A); >return 0; > 

Заключение

Objective C — язык, на котором изначально строилась инфраструктура гаджетов от Apple. Хоть сейчас платформа и стала менее популярной, в некоторых случаях она остается наилучшим решением для разработки. Кроме того, ObjC применяется для поддержки ПО, работающего на старых версиях iOS. К главным преимуществам Objective C можно отнести динамичность и относительную низкоуровневость.

Objective-C с нуля

У любого желающего писать программы для продукции фирмы Apple в жизни наступает такой момент, когда ему приходиться изучить новый язык программирования — Objective-C. Когда-то этот счастливый момент постиг и меня. А чтобы лучше запомнить основные особенности этого языка, решил законспектировать свои мысли во время осмысления его документации, которыми и делюсь с вами.

Банальная теория возникновения ООП

Проблема повторного использования написанного кода и его переносимость постоянно заставляет программистов искать все новые пути его упорядочивания, структуризации и абстрагирования. Для решения этих проблем создаются новые парадигмы программирования, шаблоны проектирования, новые языки, компиляторы и стандартные библиотеки к ним, программные платформы и фреймворки. Так образовались парадигма подпрограмм (процедур), реализуемая при помощи процессорных команд CALL\RET и стека (по сути, перенос потока выполнения по адресу произвольной, а не следующей за текущей команды, с последующим возвратом). Затем, парадигма модулей (каждый файл – отдельная единица трансляции), породившая двухэтапную трансляцию: компиляция модулей, а затем их компоновка (статическая или динамическая) в исполняемый модуль.

В следствии увеличения объема кода в проектах и сложностей его поддержки, с 1960х начинает образовываться новая, объектно-ориентированная парадигма программирования, разбившая программы на еще более мелкие составляющие – типы данных. Ее суть заключается во взаимодействии сущностей (объектов) посредством посылки друг другу сообщений. Каждый объект является переменной определенного программистом типа данных (так называемого класса). Определение такого специального пользовательского типа данных (класса) заключается в двух вещах: определении набора данных (инвариантов, членов) и набора подпрограмм (методов), которые будут их обслуживать.

Класс обычно оформляется как определенный программистом тип, основанный на встроенных (языковых) типах данных и\или других классах. Для языка С, не поддерживающего объектно-ориентированную парадигму, это может быть структура (struct). А набор подпрограмм реализуется как обычные функции, обязательно принимающие как минимум один параметр — указатель на набор данных, подлежащих обработке.

Основным преимуществом объектно-ориентированного подхода стала возможность создавать новые классы на основе уже написанных (добавлять инварианты и методы, переопределять методы, использовать определенные в базовом классе методы как свои), названное наследованием.

Набор методов представляет собой интерфейс для взаимодействия с инвариантами. Невозможность непосредственной модификации данных класса (без задействования его интерфейса) отражает принцип инкапсуляции. На рисунке показан класс и его объекты. Имеется инвариант x типа float и к нему интерфейс (метод) doubleX, возвращающий значение инварианта.

Бывает, что необходимо послать сообщение объекту, который на него определенно отвечает (т.е. вызвать для объекта класса такой метод, который он реализовал), но, по ситуации, конкретный класс этого объекта неизвестен. Например, каждому элементу списка указателей на объекты класса Auto нужно послать сообщение Move, а известно что в списке находятся указатели на объекты не только класса Auto, но также и указатели на производные (наследованные) классы Ford и Subaru. Это возможно сделать только благодаря принципу полиморфизма, заключающегося в том, что при посылке определенного сообщения объекту из некой иерархии классов, в которой все объекты способны принять такое сообщение, этот объект реагирует на него соответственно своему, а не базовому для данной иерархии классу.

Первым языком с поддержкой объектно-ориентированного подхода стал Simula67. Затем появился Smalltalk. А в 80х начал оформляться С++ — основной язык современного системного программирования. Его расширение и усовершенствование в 90х породило ряд парадигм и шаблонов проектирования, и оказало необратимое влияние на современное видение объектно-ориентированного подхода, в том числе, и на язык Objective-C.

Чуть-чуть истории

Objective-C возник в 80-x как модификация С в сторону Smalltalk. Причем модификация эта состояла в добавлении новых синтаксических конструкций и специальном препроцессоре для них (который, проходя по коду преобразовывал их в обычные вызовы функций С), а также библиотеке времени выполнения (эти вызовы обрабатывающей). Таким образом, изначально Objective-C воспринимался как надстройка над C. В каком-то смысле это так и до сих пор: можно написать программу на чистом С, а после добавить к ней немного конструкций из Objective-C (при необходимости), или же наоборот, свободно пользоваться С в программах на Objective-C. Кроме того, все это касается и программ на С++. В 1988 NeXT (а в последствии Apple) лицензировала Objective-C и написала для него компилятор и стандартную библиотеку (по сути SDK). В 1992 к усовершенствованию языка и компилятора подключились разработчики проекта GNU в рамках проекта OpenStep. С тех пор GCC поддерживает Objective-C. После покупки NeXT, Apple взяля их SDK (компилятор, библиотеки, IDE) за основу для своих дальнейших разработок. IDE для кода назвали Xcode, а для GUI – Interface Builder. Фреймворк Cocoa для GUI разработок (и не только) на сегодня является наиболее значимой средой разработки программ на Objective-C.

Особенности Objective-C

• interface Начинает объявление класса или категории (категория – расширение класса дополнительными методами без наследования)
• @implementation Начинает определение класса или категории
• @protocol Начинает объявление протокола (аналог класса С++, состоящего из чисто виртуальных функций)
• end Завершает объявление\определение любого класса, категории или протокола
• @private Ограничивает область видимости инвариантов класса методами класса (аналогично С++)
• protected Стоит по умолчанию. Ограничивает область видимости инвариантов класса методами класса и методами производных классов (аналогично С++)
• @public Удаляет ограничения на облать видимости (аналогично С++)
• try Определяет блок с возможной генерацией исключений (аналогично С++)
• @throw Генерирует объект-исключение (аналогично С++)
• catch () Обрабатывает исключение, сгенерированное в предшествующем блоке try (аналогично С++)
• finally Определяет блок после блока try, в который предается куправление независимо от того, было или нет сгенерировано исключение
• @class Сокращенная форма объявления класса (только имя (аналогично С++))
• selector(method_name) Возвращает скомпилированный селектор для имени метода method_name
• @protocol(protocol_name) Ворзвращает экземпляр класса-протокола с именем protocol_name
• @encode(type_spec) Инициализирует строку символов, которая будет использована для шифрования данных типа type_spec
• @synchronized() Определяет блок кода, выполняющегося только одной нитью в любой определенный момент времени

Обмен сообщениями

Чтобы заставить объект выполнить какой-нибудь метод нужно послать ему сообщение, именуемое так же, как и требуемый метод. Такое сообщение называется селектор метода. Синтаксис посылки таков:

[receiver method]; 

В сообщении можно передавать параметры для вызываемого метода:

[receiver method: 20.0 : 30.0]; 

Перед каждым параметром необходимо ставить двоеточие. Сколько двоеточий – столько и параметров. Имя метода может продолжаться после каждого такого двоеточия-параметра:

[receiver methodWithFirstArgument: 10 andSecondArgument: 20]; 

Методы с неограниченным количством аргументов вызываюся следующим синтаксисом:

[receiver undefinedNumberParameters: one, two, three, four, five, six, seven]; 

Посылка сообщения, как и любая функция C, возвращает определенное (может void) значение:

BOOL booleanValue; booleanValue = [reveiver method]; 

При посылке сообщения nil оно просто пропадает. При посылке сообщения объекту, который принадлежит классу, не реализовавшему заказанный метод, возникает исключение, которое, будучи не перехваченным, приводит всю программу к незапланированному завершению. Для проверки, отвечает ли данный объект на кокое-либо сообщение можно использовать следующий шаблон кода:

if ([anObject respondsToSelector: @selector(myMethodWith2Argumets::)]) < //можно вызывать [anObject myMethodWith2Argumetns: @”first” : @”second”]; >else < //ни в коем случае не вызывать >

Как работает передача сообщений

Посылка сообщения транслируется в С-функцию с прототипом:

id objc_msgSend(id receiver, SEL method, . ); 

Тип SEL, по сути, определен как char const *, но лучше воспринимать его как int, поскольку во время выполнения все селекторы индексируются целыми значениями согласно глобальной таблице селекторов.

Пользуясь инвариантом isa объекта receiver (при использовании фреймворка Foundation, базового для Cocoa, все классы должны наследовать класс NSObject, поэтому наличие isa неизбежно), эта функция просматривает локальный список селекторов класса с целью определить, отвечает ли объект данного класса на сообщение method. Если такой селектор находится, то управление передается соответствующему методу класса, которому передается id объекта (указатель на его инварианты) и указанные после селектора параметры функции objc_msgSend(). Значение, возвращенное методом, отдается как результат посылки сообщения. Если у объекта-приемника данный селектор отсутствует, функции objc_msgSend() просматривает список селекторов его базового класса.

При такой схеме вызов, например:

[receiver аddObject: otherObject]; 

objc_msgSend(receiver, 12, otherObject); 

Так как в глобальной таблице селекторов 12 соответствует строке “addObject:”. Далее функция objc_msgSend() выполняет поиск по списку селекторов объекта receiver и, найдя его (пусть это объект класса NSArray, который реализовал метод с селектором 12), производит вызов типа:

addObject(receiver, otherObject); 

Объявление метода

Интересно отметить, что прототип метода addObject из предыдущего раздела в объявлении класса выглядел так:

- (void)addObject: (id)otherObject; 

То есть принимал всего один параметр. Но, исходя из принципа объектно-ориентированной парадигмы, что методы – это подпрограммы, обрабатывающие определенные наборы данных, методу необходимо передавать адресс данных, подлежащих обработке. Поэтому такой параметр передается во всякий метод класса неявно. Компилятору об этом дополнительном параметре дает понять минус («-«), стоящий первым в прототипе метода. Такой метод (с минусом впереди) называется методом объекта (или экземпляра), т.к. может быть вызван только для объекта какого-нибудь класса. В теле метода этот указатель на экземпляр данных (или адрес объекта, которому послали сообщение) доступен посредством зарезервированного слова self (аналог this в С++), а указатель на экземпляр базового класса – через зарезервированное слово super. Кроме того, в метод объекта также передается неявный параметр _cmd – селектор этого метода из глобальной таблицы селекторов. С точки зрения программиста С++ все методы объектов в Objective-C как-будто объявлены с ключевым словом virtual, и всегда следуют динамическому полиморфизму.

Если в начале прототипа метода поставить знак плюс (“+”), то такой метод будет считаться методом класса, и, естественно, не будет принимать неявный параметр self (это аналогично объявлению static-метода в С++). А без инварианта isa объекта, на который указывает self, указатель super работать, конечно, тоже не будет.
Таким образом, прототип любого метода объявляется так:

-|+ () основнаяЧастьИмениМетода [ : ()имяПервогоФормальногоПараметра [ [дополнительнаяЧастьИмениМетода] : ()имяВторогоФормальногоПараметра] … ] 

+ (Class)class; + (id)alloc; - (id)init; - (void)addObject: (id)anObject; + (NSString *)stringWithCString: (const char*)aCString usingUncoding: (enum NSStringEncoding)encoding; - (NSString *)initStringWithFormat: (NSString *)format, …; 

Если метод возвращает некий объект (тип id) или класс (тип Class), можно воспользоваться вложенным синтаксисом вызова:

[myLabel setText: [[NSString stringWithString: @”Hello”] stringByAppendingString: @” world”]]; 

Здесь объекту класса UILabel из фреймворка UIKit устанавливается значение инварианта text равное строке @”Hello world”. Эта строка, в свою очередь, образована конкатенацией строк @”Hello” и @” world”. Первая является результатом посылке сообщения stringWithString классу NSString с параметром-константой @”Hello”. Такой вызов возвращает объект класса NSString, инициализированный строкой-параметром. Затем этому объекту посылается сообщение stringByAppendingString с параметром @” world”. Результат посылки этого сообщения и есть объект класса NSString, содержащий конкатенацию значения объекта-приемника и строкового аргумента. Этот объект и попадает как параметр в сообщение setText: объекта myLabel.

Объявление класса

Объявим простой класс комплексного числа в файле Complex.h:

#import //для NSObject и строк NSString @interface Complex : NSObject < double _re; //инвариант для действительной части double _im; //инвариант для мнимой части NSString *_format; //строка формата для метода description >- (id)initWithRe: (double)re andIm: (double)im; //специализированный конструктор + (Complex *)complexWithRe: (double)re andIm: (double)im; //метод класса для одноэтапного создания объекта - (Complex *)add: (Complex *)other; //метод для сложения - (Complex *)sub: (Complex *)other; //метод для вычетания - (NSString *)format; //метод доступа к _format - (void)setFormat: (NSString *)format; //метод установки _format - (double)re; //остальные методы доступа к действительной и мнимой частям - (void)setRe: (double)re; - (double)im; - (void)setIm: (double)im; @end 

Как видим, все объявление заключено в ключевые слова interface и end. Первым делом объявляются инварианты (в фигурных скобках). Вне фигурных скобок объявляются методы. Метод description отсутствует в объявлении класса не случайно. Дело в том, что он, как и метод dealloc и init, присутствует в определении класса. При посылке объекту класса Complex сообщения description будет рассмотрен его локальный список селекторов, куда, после компиляции, попадут селекторы всех методов, реализованных классом этого объекта, даже не объявленные в интерфейсной части. То есть init, description и dealloc будут вызывать абсолютно корректно.

Создание объектов

В связи с тем, что все объекты распределяютя в динамической памяти, cоздание объекта приходится проводить в два этапа: 1) выделении памяти (сообщение alloc) и 2) инициализация инвариантов (конструкторы класса).

MyClass *myObject = [[MyClass alloc] init]; //метод класса MyClass alloc выделяет участок памяти нужного размера и возвращает указатель на него, метод объекта init инициализирует инварианты объекта myObject 

После создания объекта им можно смело пользоваться:

NSMutableArray *array = [[NSMutableArray alloc] init]; //создаем изменяемый массив MyClass *myObject = [[MyClass alloc] init]; //наш объект [myObject myMethod]; //посылка некоторого сообщения [array addObject: myObject]; //помещаем объект в массив MyClass *otherObject = [array getLastObject:]; //достаем его из массива, указываем на него другим указателем [otherObject myOtherMethod: YES]; //посылаем ему другое сообщение с аргументом типа BOOL 

Некоторые классы обладают методом для быстрого (в один этап) создания собственных экземпляров. Такие методы являются методами класса, возвращают указатель на объект своего класса и их имя обычно начинается с названия самого класса. Например метод:

+ (NSString *)stringWithCString: (char const *)string encoding: (NSStringEncoding)encoding; 

Возвращает уже готовую строку, инициализированную соответствующей сторокой с завершающим нулем, без вызовов alloc и init:

NSString *myString = [NSString stringWithCString: “Bla-bla-bla” encoding: NSASCIIStringEncoding]; 

Время жизни объекта

Как только указатель на объект выходит за свою область видимости, память, выделенная под него, безвозвратно теряется (если, конечно, это был последний указатель на тот объект) и происходит утечка. Дабы избежать таких нежелательных последствий в Objective-C поддерживается парадигма подсчета ссылок на ресурсы. Таким образом, у каждого объекта есть целочисленный счетчик, который показывает количество ссылающихся на него указателей. По достижению этим счетчиком нуля, память, выделенная для данного объекта, возвращается системе. После вызова метода класса alloc, этот счетчик равен единице. Чтобы увеличить его значение необходимо послать объекту сообщение retain, а чтобы уменьшить – release. Все эти методу реализует NSObject, который любой наш класс непременно наследует. Интересно отметить, что значение счетчика для статических объектов класса NSString (например @”I am a string”) равно -1, то есть максимально возможное. Вот пример работы со счетчиком:

id anObject = [SomeClass alloc]; //вначале счетчик == 1 [anObject init]; //тут создаются инварианты объекта [anObject reatin]; //увеличим его значение (теперь он == 2) [anObject release]; //уменьшим (счетчик опять == 1 и объект по прежнему жизнеспособен) [anObject release]; //счетчик обнуляется, уменьшаются на 1 счетчики инвариантов и выделенная под объект память возвращается ОС 

Реализация init очень важна. Это конструктор класса. Конструкторы отличаются тем, что возвращаеют id и их названия всегда начинается со слова init, а конструктор по умолчанию – это и есть просто init. Схема любого конструктора примерно следующая:

- (id)init < self = [super init]; //вызываем конструктор базового класса для //инициализации его инвариантов if (self) //если в конструкторе базового класса все прошло удачно //и он вернул корректный объект, а не освободив память вернул nil < //то тут можно смело инициализировать свои инварианты >return self; //и возвращать самого себя > 

Вот типичный специализированный (не по умолчанию) конструктор для класса с двумя членами типа некоторого класса и одним целочисленным инвариантом:

- (id)initWithInt: (int)number < if (self = [super init]) < _myMember1 = [[SomeClass alloc] init]; //все как положено: выделили память, затем ее инициализировали _myMember2 = [[SomeClass alloc] init]; _myIntMember = number; //здесь конструктор ни к чему //инициализируем переданным параметром >return self; > 

Реализация release и retain для NSObject идеологически примерно следующая, и ее не нужно переопределять в производных классах, в силу отсутствия доступа к инварианту счетчика ссылок:

- (void)retain < [_internalLock lock]; //блокировка для синхронизации _referenceCounter++; // пусть _referenceCounter – скрытый инвариант счетчика [_internalLock unlock]; >- (void)release < [_internalLock lock]; _referenceCounter--; //уменьшим счетчик if (!_referenceCounter) //если он равен нулю < [_internalLock unlock]; [self dealloc]; //скажем себе, что пора умирать (блокировка освободится тут) >[_internalLock unlock]; > 

То есть самому объекту посылается сообщение dealloc, в реализации метода которого он может, по необходимости, уменьшить счетчики своих инвариантов и передать аналогичное сообщение объекту базового класса, чтобы он сделал то же самое. Очевидно, реализация метода dealloc для NSObject освободит память, выделенную объекту. Обычно dealloc для какого-нибудь класса выглядит так:

- (void)dealloc < [_myMember1 release]; //уменьшим счетчик своего инварианта [_myMember2 release]; //уменьшим счетчик другого своего инварианта //[_myIntMember release]; это полный бред, т.к. встроенные типы сообщений не принимают вообще и счетчиков не ведут [super dealloc]; //cкажем объекту базового класса, что пора освобождать память >

Методы доступа

Правильная работа с подсчетом ссылок очень важна при возврате адреса объекта из метода или инициализации инварианта формальным параметром. Обычно такими вещами занимаются так называемые методы доступа, возвращающие и устанавливающие инварианты объектов. Принято именовать метод, возвращающий значение инварианта, так же как и инвариант, а имя метода, устанавливающего его значение, начинать со слова set:

- (void)setRe: (double)re

Так как инвариант _re относится ко встроенному типу, никаких сложностей с изменением его значения не возникает. Но если инвариант – объект некоторого класса – то простым присваиванием не обойтись, ведь надо учитывать счетчики ссылок. Для решения этой проблемы применяются следующие три метода:

//например, нужно изменить текст у ярлыка [label setText: @”Hello world”]; //устанавливаем инвариант text //объекта label равным текстовой константе типа NSString * //примерная реализация setText в классе UILabel (вариант №1) - (void)setText: (NSString *)text < [text retain]; //увеличиваем счетчик ссылок на формальный параметр [_text release]; //уменьшаем счетчик ссылок текущего значения своего инварианта _text _text = text; //инициализируем инвариант новым значением >//примерная реализация setText в классе UILabel (вариант №2) - (void)setText: (NSString *)text < if (_text != text) //cравниваем указатели на объекты < [_text release]; //уменьшаем счетчик ссылок текущего значения //своего инварианта _text _text = [text retain]; //увеличиваем счетчик ссылок //на формальный параметр и инициализируем свой инвариант >> //примерная реализация setText в классе UILabel (вариант №3 – нежелательный) - (void)setText: (NSString *)text < if (_text != text) < [_text autorelease]; //скинем текущеe значения своего //инварианта _text в самовыгружаемый пул _text = [text retain]; //увеличиваем счетчик ссылок //на формальный параметр и инициализируем свой инвариант >> 

Вариант №3 не очень удачный потому, что засоряет текущий самовыгружаемый пул, а обычно это не очень желательно (см. следующий раздел).
Метод доступа для чтения значения инварианта всегда очень прост:

- (NSString *)text

Самовыгружаемый пул в нитях программы

Теперь попробуем вернуть из метода созданный внутри него объект:

-(NSString *)sayHelloToName: (NSString *)name withSurname: (NSString *)surname < NSString *retString = [[NSString alloc] initWithFormat: @”%@ %@!”, name, surname]; //инициализируем созданный объект посредством строки формата return retString; >

Строка формата соответствует стандарту языка С. Но если в ней необходимо указать тип id, то используется спецификатор формата %@. Каким образом метод, разбирающий формат, понимает какие символы подставить вместь id? Он просто подставит то, что вернет метод описания description данного объекта. Этот метод изначально объявлен для класса NSObject. NSString переопределил его на вывод своего строкового содержания. Переопределив его, любой объект может представлять свое строковое содержание. Например, так это может сделать класс комплексного числа с двумя инвариантами типа double:

- (NSString *)description < return [NSString stringWithFormat: @”re: %lf im: %lf”, _re, _im]; //возвращает строку @“re: 1.0 im: 2.5” для _re == 1.0 и _im == 2.5 >

После выполнения метода sayHelloToName:withSurname: определенно произойдет утечка памяти, так как вызывающий код скорей всего не догадывается, что возвращенному объекту нужно после обработки послать сообщение release. Даже если он догадается это сделать, возможно, что возвращался указатель на инвариант объекта, а значит его уничтожение чревато серьезными последствиями. Хотелось бы иметь механизм самоосвобождения объектов когда либо в будующем, чтобы пользовательский код вообще не думал об их освобождении. Решается эта проблема с помощью объекта класса NSAutoreleasePool – самовыгружаемого пула объектов.

После создания объекта такого класса всем объектам, созданным после него, можно послать сообщения autorelease. При этом данный объект помещается в текущий (последний созданный) самовыгружаемый пул. Когда некий пул получит сообщение release, то он отошлет такое же сообщение и всем своим объектам, уменьшая их счетчик ссылок (по сути, уничтожая). Таким образом. Объект, помещенный в самовыгружаемый пул, продолжает жить и занимать память во все время жизни пула. Это удобно для небольших временных объектов, но может с течением времени занять значительную часть памяти. Потому рекомендуется циклы, способные порождать большое количество временных объектов, которые отправляются в самовыгружаемый пул, обрамлять локальными (вложенными) пулами.

Любая нить в программе, использующей Cocoa, должна создавать объект класса NSAutoreleasePool в самом начале (прежде создания других объектов), и в самом конце его уничтожать (после уничтожения всех других объектов). Функция main(), являющаяся главной нитью любой программы на Objective-C, при использовании фреймворка Cocoa должна всегда выглядеть вот так:

int main(int argc, char *argv[]) // или же просто main() < NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init]; //создаем пул, он автоматически становится текущим int retVal; //теперь можно программировать спокойно [pool drain]; //освобождаем пул и все объекты, помещенные в него вызовами autorelease return retVal; >

А корректный метод sayHelloToName:withSurname: теперь будет выглядеть вот так:

-(NSString *)sayHelloToName: (NSString *)name withSurname: (NSString *)surname < NSString *retString = [[NSString alloc] initWithFormat: @”%@ %@!”, name, surname]; //инициализируем созданный объект посредством строки формата [retString autorelease]; //помещаем в пул, теперь retString освободится вместе с пулом return retString; >

К слову, метод drain самовыгружаемого пула аналогичен release с той лишь разницей, что, кроме освобождения себя самомго и всех содержащихся объектов, еще дает подсказку сборщику мусора вступить в игру. Однако, это актуально только для Mac OS 10.4 и выше, так как на iOS сборки мусора нет.

Определение класса

Теперь рассмотрим файл Complex.m с определением методов класса Complex:

#import “Complex.h” @implementation Complex - (id)init < return [self initWithRe: 0.0 andIm: 0.0]; >- (id)initWithRe: (double)re andIm: (double)im < if (self = [super init]) < _re = re; _im = im; _format = @”re: %.1lf im: %.1lf”; //формат вывода по умолчанию >> + (Complex *)complexWithRe: (double)re andIm: (double)im < return [[[Complex alloc] initWithRe: re andIm: im] autorelease]; >- (Complex *)add: (Complex *)other < return [[Complex alloc] initWithRe: _re + other->_re andIm: _im + other->_im]; > - (Complex *)sub: (Complex *)other < return [[Complex alloc] initWithRe: _re – other->_re andIm: _im – other->_im]; > - (NSString *)format < return _format; >- (void)setFormat: (NSString *)format - (double)re < return _re; >- (void)setRe: (double)re < _re = re; >- (double)im < return _im; >- (void)setIm: (double)im < _im = im; >- (NSString *)description - (void)dealloc < [_format release]; //для этого и переопределялся dealloc [super dealloc]; >@end 

Конструктор по умолчанию вызывает специализированный конструктор с определенными начальными параметрами. Метод complexWithRe:andIm: возвращает инициализированный объект класса Complex, размещенный в текущем самовыгружаемом пуле. То же самое делает и метод description, возвращая объект класса NSString. Вот пример программы, где используется класс Complex:

#import “Complex.h” #import //для printf() int main() < NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init]; Complex *num1 = [[Complex alloc] init]; //0.0+0.0*i Complex *num2 = [[Complex alloc] initWithRe: 1.5 andIm: -2]; //1.5-2.0*i Complex *num3 = [Complex complexWithRe: 5 andIm: 7]; //5.0+7.0*i printf(“%s\n”, [[num2 description] cStringUsingEncoding: NSASCIIStringEncoding]); //вывод>re: 1.5 im: -2.0 printf(“%s\n”, [[[num2 add: num3] description] cStringUsingEncoding: NSASCIIStringEncoding]); //вывод> re: 6.5 im: 5.0 [num1 setRe: [num2 re]]; //задаем _re для num1 как у num2 [num1 setIm: [num3 im]]; //задаем _im для num1 как у num3 [num1 setFormat: @”%.2lf+%.2lf*i”]; //меняем формат вывода для num1 printf(“%s\n”, [[num1 description] cStringUsingEncoding: NSASCIIStringEncoding]); //вывод> 1.50+7.00*i [num1 release]; [num2 release]; //[num3 release]; не нужно, т.к. он уже в самовыгружаемом пуле [pool drain]; return 0; > 

Категории и расширения

Если к уже написанному (а, возможно, и откомпилированному) классу нужно добавить\переопределить некоторые методы без наследования – категории позволяют это сделать без особых усилий:

//файл “CategorizedComplex.h” #import “Complex.h” @interfce Complex (CategorizedComplex) - (Complex *)mul: (Complex *)other; - (Complex *)div: (Complex *)other; @end //файл “CategorizedComplex.m” #import “CategorizedComplex.h” @implementation Complex (CategorizedComplex) - (Complex *)mul: (Complex *)other < return [Complex complexWithRe: _re * other->_re - _im * other->_im andIm: _re * other->_im + _im * other->_re]; > - (Complex *)div: (Complex *)other < double retRe, retIm, denominator; denominator = other->_re * other->_re + other->_im * other->_im; if (!denominator) return nil; retRe = (_re * other->_re + _im * other->_im) / denominator; retIm = (_im * other->_re - _re * other->_im) / denominator; return [Complex complexWithRe: retRe andIm: retIm]; > @end 

А пользоваться этим можно вот так:

CategorizеdComplex *num1 = [[CategorizedComplex alloc] initWithRe: 1 andIm: 999]; Complex *num2 = [Complex complexWithRe: 0 andIm: 0]; CategorizedComplex *num3 = [num1 div: num2]; //num3 == nil 

Расширения несут добрую службу как безымянные категории:

//файл “CategorizedComplex.m” #import “CategorizedComplex.h” @interface Complex () - (void)zeroComplex; //тайный метод для обнуления числа @end @implementation Complex - (void)zeroComplex //им могут пользоваться только методы самого класса < _re = 0; _im = 0; >@end 

Протоколы

Протокол Objective-C – это формализованное объявление группы методов, которые, по желанию, может реализовать любой класс (аналог класса в С++, где все методы объявлены со спецификатором virtual … = 0). В версии языка 2.0 методы протокола могут быть требуемыми (спецификатор @required, он считается умалчиваемым) и выборочными (спецификатор @optional). Если какой либо класс реализовал требуемые методы протокола, то он называется классом, поддерживающим данный протокол. Протокол, и класс, его поддерживающий, объявляются вот так:

@protocol MyPrinterProtocol @required - (void)print; - (BOOL)switchedOn; @optional - (void)loadPapaer: (int)numberOfPages; @end @interface MyPrinter : NSObject //теперь MyPrinter реализует методы MyPrinterProtocol < BOOL _state; int _numberOfPages; >- (id)initWithState: (BOOL)state andPagesCount: (int)pages; - (BOOL)state; @end 

Oбъекту класса MyPrinter можно гарантированно посылать сообщения print и switchedOn, и, после проверки на respondsToSelector:, можно посылать сообщение loadPaper:, та как в его реализации должны присутствовать определения одноименных методов. Объявление объекта класса, поддерживающего какой-либо протокол осуществляется так:

MyPrinter *printer; id anotherPrinter = [[MyPrinter alloc] init]; [anotherPrinter print]; //безымянный объект отвечает на сообщение без предупреждений компилятора 

Кроме того, один класс может удовлетворять нескольким протоколам. Для этого их можно перечислить через запятую в угловых скобках в объявлении класса.

@interface MyPrinter : NSObject

А чтобы объявить объект неизвестного класса (id), соответствующий некоторому протоколу, пишут так:

Исключения

Есть два основных подхода к обработке ошибок: глобальная статусная переменная, значение которой информирует об успешности выполнения предыдущей операции, и генерация исключений. Суть обоих в том, что код, в котором произошла ошибка, надеется, что решить ее сможет вызвавший его код, поэтому возвращает управление ему, сообщая о произошедшей ситуации как можно более подробно. Objective-C поддерживает оба эти подхода.

Исключение – это объект некоторого класса. Он (даже своим типом) несет в себе некоторую информацию о произошедшей ситуации. Для удобства в Cocoa имеется класс NSException, который можно инициализировать двумя объектами NSString и одним объектом произвольного класса (тип id):

- (id)initWitnName: (NSString *)name reason: (NSString *)reason userInfo: (id)userInfo; 

Сгенерировать исключение и, тем самым, запустить механизм раскрутки стека вызовов, можно с помощью оператора @throw. Чтобы перхватить сгенерированное исключение, участок кода, где возможна его генерация, необходимо заключить в специальный блок с заглавием try (такие блоки могут быть вложенными). А затем, после этого блока, поставить блок с заглавием catch(), где в круглых скобках указать тип предполагаемого исключения. Блоков catch() после блока try может быть несколько. После генерации исключения управление, раскручивая стек, выходит из блока try и, проверяя по очереди все блоки catch(), попадает именно в тот блок catch(), в фигурных скобках которого стоит такой тип, к которому тип исключения приводится неявно (точное совпадение, указатель на базовый класс или id). Если исключение по типу не совпало ни с одним блоком catch(), управление продолжает раскрутку стека. Если после блока с заглавием try стоит блок с заглавием finally, то управление передастся ему независимо от того, произошло ли в блоке try исключение (и обработан какой-нибудь блок catch()), или выполнилась его последняя инструкция. Ниже приведен пример работы с объектом класса Cup в методе fill которого происходит исключение:

Cup *cup = [[Cup alloc] init]; @try < [cup fill]; //в fill генерируется исключение типа NSException >@catch (NSException *exception) @finally //сюда после @try мы попадем неизбежно

В блоке finally удобно освобождать ресурсы, выделенные в блоке try, но не освобожденные по причине сгенерированного исключения.

Свойства

Для версии Objective-C 2.0 нашa реализация класса Complex явно избыточна: в ней слишком много методов доступа и их определение – сплошная рутина. Перепишем его с использованием свойств:

//файл “Complex.h” #import //для NSObject и строк NSString @interface Complex : NSObject < double _re; //инвариант для действительной части double _im; //инвариант для мнимой части NSString *_format; //строка формата для метода description >- (id)initWithRe: (double)re andIm: (double)im; + (Complex *)complexWithRe: (double)re andIm: (double)im; - (Complex *)add: (Complex *)other; //метод для сложения - (Complex *)sub: (Complex *)other; //метод для вычетания @property (nonatomic, retain) NSString *format; //объявим методы доступа @property (nonatomic, assign) double re; //посредством объявления свойств @property (nonatomic, assign) double im; @end //файл “Complex.m” #import “Complex.h” @implementation Complex @synthesize format = _format; //сгенерируем методы доступа @synthesize re = _re; //и заодно переменуим их @synthesize im = _im; //чтобы в имени не было подчеркивания - (id)init < return [self initWithRe: 0.0 andIm: 0.0]; >- (id)initWithRe: (double)re andIm: (double)im < if (self = [super init]) < _re = re; _im = im; _format = @”re: %.1lf im: %.1lf”; //формат вывода по умолчанию >> + (Complex *)complexWithRe: (double)re andIm: (double)im < return [[[Complex alloc] initWithRe: re andIm: im] autorelease]; >- (Complex *)add: (Complex *)other < return [[Complex alloc] initWithRe: _re + other.re andIm: _im + other.im]; //используем свойства re и im >- (Complex *)sub: (Complex *)other < return [[Complex alloc] initWithRe: _re – other.re andIm: _im – other.im]; //используем свойства re и im >@end 

• getter=getterName, setter=setterName Указывает, что метод доступа для чтения будет называться getterName, а для изменения — setterName
• readonly Не генерировать метод доступа для изменения
• readwrite Генерировать оба метода доступа
• assign Метод доступа на изменение реализовывать посредством простого присваивания
• retain Принимаемому значению послать сообщение retain, предыдущему значению инварианта послать release и присвоить ему принимаемое значение
• copy Использовать обычный оператор присваивания, но присвоить копию принимаемого значения (перед присваиванием емупосылается сообщение copy)
• nonatomic Не использовать внутренние блокировки для синхронизации нескольких нитей в сгенерированных методах доступа (по умолчанию cинхронизация используется)

Objective-C: история создания, возможности и особенности

Сегодня речь пойдет об одном из самых легендарных языков программирования – Objective-C. Это довольно сложный язык, с высоким порогом входа, на котором написано огромное количество приложений для macOS, iPad и iPhone.

Практичний курс від laba: Директор з продажу.
Створюйте та розвивайте успішний відділ продажів.

iPhone тоже работает на Objective-C

Отличительная особенность этого языка состоит в том, что оно является расширением для другого языка программирования – С. Несмотря на то, что в последнее время Objective-C существенно уступает более прогрессивному, простому и удобному SWIFT, разработка Apple все еще остается актуальной и вызывает интерес.

История появления Objective-C

Все началось в начале 70-х годов прошлого века. На заре программирования использовалась структурная парадигма написания кода. Такая архитектура подразумевала, что все программы строились на трех конструкциях: последовательность, ветвление и цикл (плюс подпрограммы). Подобная методология имела существенный недостаток, который становился все более очевидным по мере усложнения программ – код получался все более запутанным. Возникла необходимость в появлении какой-то технологии, которая бы позволила более рационально использовать код.

Книга о Smalltalk-80

Таким решением стал один из первых объектно-ориентированных языков с динамической типизацией – Smalltalk. Забавно, что, хотя он разрабатывался в семидесятых, его более или менее сформировавшаяся версия называлась Smalltalk-80 (наверное, его разработчики из научно-исследовательского центра Xerox PARC давали имя с прицелом на будущее). Уже в то время Smalltalk мог похвастаться возможностями, которые остаются актуальными и по сей день – у него был сборщик мусора, динамическая типизация. Программы, написанные на Smalltalk компилировались в байткод и выполнялись виртуальной машиной, что позволяло запускать код на любом оборудовании.

Взяв за основу главные принципы языка Smalltalk, был создан Objective-C. Создателем Objective-C считается Брэд Кокс, который старался в начале восьмидесятых сделать такой язык программирования, в котором была бы решена проблема повторяемости кода. Objective-C строился на базовых допущениях: класс – самостоятельный полноценный объект, передача сообщений между классами, динамическое типизирование. Самое главное, что отличало этот язык — гибкость. Программист мог писать код на С, а затем просто вставлять его в Objective-C и программа работала.

В 1985 году Стивом Джобсом, после его увольнения из Apple, была организована компания NeXT, в которую ушли работать несколько разработчиков из Apple. Стив Джобс выбрал для разработки будущих проектов Objective-C, который уже развивался несколько лет и был довольно перспективным проектом, да еще и кросс-совместим с языком С. Objective-C стал базовым языком программирования для операционной системы NeXTEP OS.

Динамічний курс від skvot: Візуалізація екстер’єрів у 3DS MAX.
Мистецтво в 3DS MAX.

Интерфейс NeXTEP OS

В 1988 программисты NeXT разработали для Objective-C компилятор и SDK. А в 1992 году доработкой Objective-C и компилятора занялись также и участники проекта GNU, так GCC получил совместимость с Objective-C. С покупкой NeXT, Apple приобрела и этот SDK (включая компилятор, библиотеки и среду разработки). IDE получило название Xcode, а GUI – Interface Builder. Фреймворк Cocoa (API для macOS) сейчас является наиболее популярной средой разработки программ на Objective-C.

Современная ОС от Apple

В феврале 2008 Apple представил iPhone SDK 2.0, который позволял разрабатывать программы под платформу iOS. Это поспособствовало популяризации языка программирования Objective-C и дало возможность компании Стива Джобса быстро заполнить AppStore огромным числом приложений.

Синтаксис

С Objective-C можно работать практически на любом дистрибутиве GNU/Linux через компилятор gobjc, включенный в набор компиляторов GNU Compiler Collection.

Разработка в Objective-C под ОС Windows возможна через бесплатные эмуляторы среды POSIX:

• mingw;
• cygwin;
• сервисы Microsoft Windows для UNIX.

Когда программист С смотрит на код Objective-C он видит знакомый синтаксис с некоторыми дополнениями — квадратными скобками, значком “ @ “, код, начинающийся с NS (наследие NeXTSTEP) и др

Самое простое приложение, которое выводит на экран текстовое сообщение, выглядит в Objective-C так:

Цифровий курс від robotdreams: DevOps Engineer.
підходи для створення сучасних і масштабованих застосунків.

int main(int argc, const char * argv[]) < @autoreleasepool < NSLog(@""Highload.today""); >return 0; >

Когда нужно упаковать в объекте Objective-C целое, вещественное или логическое значение, используется класс NSNumber.

NSNumber *someNumber = [NSNumber numberWithInt:1];

с литеральным синтаксисом:

Язык программирования Objective C

Objective С — язык, предназначенный для создания программного обеспечения под системы MacOS и iOS. По своей структуре — объектно-ориентированный и компилируемый. В основу платформы лег классический язык программирования С, в который были добавлены ООП принципы и другие полезные функции.

История создания

Objective C был разработан Брэдом Коксом в первой половине 80-х, как попытка привести классический С к современным на тот момент требованиям — в частности, сократить количество повторяющегося кода. Новый язык был основан на объектах и на отправке сообщений с их последующей обработкой или делегированием. В 1985 году язык перешел в собственность компании NeXT, основанной Стивом Джобсом, а позже платформой завладела Apple. До 2014 года ObjС оставался основным инструментом разработки ПО для всех устройств корпорации.

Области применения

В первую очередь Objective C используется в ОС от компании Apple. После появления Swift — более удобного и продвинутого языка — Objective С отчасти потерял свою актуальность. Тем не менее программистам, работающим с iOS и MacOS, будет полезным знание платформы. Оно поможет при поддержке и доработке старых продуктов, а также в целом даст понимание о структуре проектов в “яблочных” ОС. К тому же некоторые вещи, такие как, например, потоковое вещание, удобнее программировать на более низкоуровневом языке, чем Swift.

Особенности Objective C

Рассмотрим главные преимущества и отличия языка.

1. Динамическая типизация.
   Динамическое присваивание типов переменным делает код менее загруженным и в целом сокращает время на написание программы. Такой подход возможен из-за особенностей компиляции и исполнения кода Objective C.
2. Многопоточность.
   Синхронное выполнение нескольких параллельных потоков программы заметно ускоряет работу сложного, многоуровневого ПО. Для предотвращения возможных конфликтов между одновременно задействованными процессами в языке заложены механизмы очередности и блокировки.
3. Гибкая работа с памятью.
   Ручное управление памятью позволяет максимально эффективно оптимизировать потребляемые программой ресурсы. Автоматическое распределение, доступное в более современных языках, справляется с этой задачей гораздо хуже. Поэтому к Objective С прибегают при разработке приложений, связанных с онлайн-трансляцией потоковых видео или мгновенной пересылкой сообщений.
4. Совместимость со Swift.
   Сейчас фактически все ПО для Apple пишется на Swift. При этом программы, написанные на Objective C, без труда считываются Свифтом. Это важно для поддержки и обновления ПО, написанного до 2015 года.
5. Интегрируемость с С++.
   Сложные системы, такие как машинное зрение или криптошифрование, задействуют С++ библиотеки. Интегрироваться с ними через Objective С гораздо проще, чем через Swift.

Выделим и очевидные минусы Objective C.

1. Сложность синтаксиса и высокий порог входа.
   За счет продвинутых механизмов работы с памятью, сообщениями и протоколами Objective С не интуитивен даже для разработчиков с опытом в других ООП языках. На освоение ObjC придется потратить приличное время.
2. Постепенная утрата актуальности.
   Swift фактически с самого своего появления стал основным языком для разработки под устройства Apple, отодвинув Objective С на второй план. С решением большинства практических задач Свифт действительно справляется лучше.
3. Невысокая производительность.
   Из-за динамической типизации и ряда других особенностей Objective С не может похвастаться высокой скоростью исполнения программ.

Отличия от Swift и С

В сравнении со Swift Objective C обладает более сложным синтаксисом. Код на Свифт действительно выглядит компактнее и проще читается. При этом ObjC считается более низкоуровневым языком, то есть он ближе к машинному коду. Это дает ему ряд преимуществ — например, при работе с сетевыми ресурсами и памятью.

Objective C поддерживается старыми версиями iOS и MacOS, которые несовместимы со Swift.

Свифт обычно называют более безопасным языком/ Он лучше защищен от случайных ошибок, чем Objective C.

Если говорить о конкретных различиях, то в Swift появились опциональные типы данных, доработан механизм создания свойств и полей классов, упрощен вывод типов переменных. Есть и другие доработки, позитивно оцененные практикующими разработчиками.

От классического С язык Objective С отличается, прежде всего, объектно ориентированной направленностью. По сути ObjC — это надстройка к базовому С, позволяющая работать с объектами и классами. Компилятор Objective C может без доработок считать код на чистом С, но не наоборот. Хоть ObjC и более гибкий язык, классический С в целом производительнее и иногда лучше решает задачи, связанные с программированием на “низком” уровне.

Пример программы

Синтаксис Objective С очень похож на синтаксис C. Приведем в пример решение квадратного уравнения, которое будет работать одинаково на обоих языках.

 #include #include int main() < int A, B, C, D; printf("A = "); scanf("%d", &A); if (A == 0) < printf("Not a quadratic equation.\n"); return 0; >printf("B = "); scanf("%d", &B); printf("C = "); scanf("%d", &C); D = B * B - 4 * A * C; if (D == 0) < printf("x = %f\n", -B / 2.0 / A); return 0; >if (D > 0) < printf("x1 = %f\n x2 = %f\n", (-B + sqrt(D)) / 2.0 / A, (-B - sqrt(D))/ 2.0 / A); >else < printf("x1 = (%f, %f)\n x2 = (%f, %f)\n", -B / 2.0 / A, sqrt(-D) / 2.0 / A, -B / 2.0 / A, -sqrt(-D) / 2.0 /A); >return 0; > 

Заключение

Objective C — язык для разработки мобильных и десктопных приложений, преимущественно использующийся в операционных системах компании Apple. Несмотря на конкуренцию с более “свежими” языками, Objective C обладает рядом преимуществ, из-за которых остается актуальным для многих проектов.