第一章 熟悉Objective-C—第1條:了解Objective-C語言的起源

Objective-C采用"消息結構"(messaging structure)而非"函數(shù)調用"(function calling)。Objective-C語言由Smalltalk演化而來,后者是消息型語言的鼻祖。消息與函數(shù)調用之間的區(qū)別看上去就像這樣:

//Messaging(Objective-C)

Object *obj = [Object new];
[obj performWith:parameter1 and:parameter2];

//Function calling(C++)

Object *obj = new Object;
obj -> perform(parameter1, parameter2);

關鍵區(qū)別在于:使用消息結構的語言,其運行時所應執(zhí)行的代碼由運行環(huán)境來決定;而使用函數(shù)調用的語言,則由編譯器來決定。
如果范例代碼中調用的函數(shù)是多態(tài)的,那么在運行時就要按照"虛方法表(virtual table)"來查處到底應該執(zhí)行哪個函數(shù)實現(xiàn)。而采用消息結構的語言,不論是否多態(tài),總是在運行時才會去查找所要執(zhí)行的方法。實際上,編譯器甚至不關心接收消息的對象是何種類型。接收消息的對象問題也要在運行時處理,其過程叫做"動態(tài)綁定"(dynamic binding)。
Objective-C的重要工作都由"運行期組件"(runtime component)而非編譯器來完成。使用Objective-C的面相對象特性所需的全部數(shù)據(jù)結構及函數(shù)都在運行期組件里面。舉例來說,運行期組件中含有全部內存管理方法。運行期組件本質上就是一種與開發(fā)者所編代碼相鏈接的"動態(tài)庫"(dynamic library),其代碼能把開發(fā)者編寫的所有程序粘合起來。這樣的話,只需要更新運行期組件,即可提升應用程序性能。而那種許多工作都在"編譯期"(compile time)完成的語言,若想獲得類似的性能提升,則要重新編譯應用程序代碼。
Objective-C是C的"超集"(superset),所以C語言中的所有功能在編寫Objective-C代碼時依然適用。因此,必須同時掌握C與Objective-C這兩門語言的核心概念,方能寫出高效的Objective-C代碼來。其中尤為重要的是要理解C語言的內存模型(memry model),這有助于理解Objective-C的內存模型及其"引用計數(shù)"(reference counting)機制的工作原理。如要理解內存模型,則需明白:Objective-C語言中的指針是用來指示對象的。想要聲明一個變量,令其指代某個對象,可用如下語法:

NSString *someString = @"The string";

這種語法基本上是照搬C語言的,它聲明了一個名為someString的變量,其類型是NSString *。也就是說,此變量為指向NSString的指針。所有Objective-C語言的對象都必須這樣聲明,因為對象所占內存總是分配在"堆空間"(heap space)中,而絕不會分配在"棧"(stack)上。不能在棧中分配Objective-C對象。

someString變量指向分配在堆里的某塊內存,其中含有一個NSString對象。也就是說,如果再創(chuàng)建一個變量,令其指向同一地址,那么并不拷貝該對象,只是這兩個變量會同時指向此對象:

NSString *someString = @"The string";
NSString *anotherString = someString;

只有一個NSString實例,然而有兩個變量指向此實例。兩個變量都是NSString *型,這說明當前"棧幀"(stack frame)里分配了兩塊內存,每塊內存的大小都能容下一枚指針(在32位架構的計算機上是4字節(jié),64位計算機上是8字節(jié))。這兩塊內存里的值都一樣,就是NSString實例的內存地址。

屏幕快照 2017-02-24 15.31.21.png

分配在堆中的內存必須直接管理,而分配在棧上用于保存變量的內存則會在其棧棧彈出時自動清理。
Objective-C將堆內存管理抽象出來了。不需要用malloc及free來分配或釋放對象所占內存。Objective-C運行期環(huán)境把這部分工作抽象為一套內存管理架構,名叫"引用計數(shù)"。
在Objective-C代碼中,有時會遇到定義里不含*的變量,它們可能會使用"棧空間"(stack space)。這些變量所保存的不是Objective-C對象。比如CoreGraphics框架中的CGRect就是個例子:

CGRect frame;
frame.origin.x = 0.0f;
frame.origin.y = 10.0f;
frame.size.width = 100.0f;
frame.size.height = 150.0f;

CGRect是C結構體,其定義是:

struct CGRect {
  CGPoint origin;
  CGSize size;
};
typedef struct CGRect CGRect;

整個系統(tǒng)框架都在使用這種結構體,因為如果改用Objective-C對象來做的話,性能會受影響。與創(chuàng)建結構體相比,創(chuàng)建對象還需要額外開銷,例如分配及釋放堆內存等。如果只需保存int、float、double、char等"非對象類型"(nonobject type),那么通常使用CGRect這種結構體就可以了。

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