[精通Objective-C]类,接口,协议与扩展

简介: [精通Objective-C]类,接口,协议与扩展参考书籍:《精通Objective-C》【美】 Keith Lee目录精通Objective-C类接口协议与扩展目录类类的接口类的实现实例变量属性方法协议分类扩展类创建一个类名为Atom,继承于NSObject的类。Atom类由两个文件组成,Atom.h和

[精通Objective-C]类,接口,协议与扩展

参考书籍:《精通Objective-C》【美】 Keith Lee

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创建一个类名为Atom,继承于NSObject的类。Atom类由两个文件组成,Atom.h和Atom.m,分别为类的接口和实现。

类的接口

Atom类的接口是在头文件Atom.h中设置的,用于声明类的属性和方法。

#import <Foundation/Foundation.h>

//Atom类的父类为NSObject(大多数Foundation框架类体系中的基类),类的属性和方法都声明在@interface和@end之间。
@interface Atom : NSObject 

//声明4个类的只读属性,关于属性会在后面详细介绍
@property(readonly) NSUInteger protons;
@property(readonly) NSUInteger neutrons;
@property(readonly) NSUInteger electrons;
@property(readonly) NSString *chemicalElement;

//声明1个类的方法,在Atom.h中具体实现
-(NSUInteger) massNumber;
@end

类的实现

实现Atom类的代码在Atom.m中,用于定义类的实例变量,属性和方法。

#import "Atom.h"

//在类接口中声明的所有方法都必须在类的实现文件中定义
@implementation Atom

//自定义初始化功能需要重写父类NSObject中的init方法
-(id) init{
    if ((self = [super init])) {
        //初始化chemicalElement属性支持的实例变量
        _chemicalElement = @"None";
    }
    return self;
}

//实现massNumber方法
-(NSUInteger) massNumber{
    return 0;
}

@end

完成类的实现后,就可以在其他类中使用它了。

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Atom.h"

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        Atom *atom = [[Atom alloc] init];
        //输出结果为None,即在init方法中chemicalElement的初始化值
        NSLog(@"Atom chemical element name: %@", atom.chemicalElement);
    }
    return 0;
}

实例变量

实例变量值为类声明的变量,它们在相应类实例(即对象)的声明周期中存在并拥有值。当对象被创建时,系统会为实例变量分配内存,当对象被创建时,系统会为实例变量分配内存,当对象被释放时系统也会释放变量占用的内存。实例变量拥有与对象对应的作用范围与命名空间。

实例变量可以类的接口或实现部分中声明,不过在类的接口中声明会违法OOP(面向对象程序设计)的封装原则,因此,最好在类的实现部分中声明实例变量。

@implementation MyClass
{
    //实例变量可以被任何代码访问
    @public
     char myChar;
    //实例变量只能在声明它的类及其子类的实例方法中被访问
    @protected
     int myInt;
    //实例变量只能在声明它的类以及与该类类型相同的其他实例中访问
    @private
     float myFloat;
    //实例变量可以被其他类实例和函数访问,但是在其所属程序包外部会被视为私有变量
    @package
     double myDouble;
}

//对象的实例方法可以直接访问实例变量
-(void)myTest{
    myInt = 1;
}

@end

属性

尽管实例变量可以方便、直接地访问对象的状态,但是会暴露类的内部,违反OPP的封装原则,因此只应在必要时声明实例变量,更好的方式是使用属性。属性与实例变量的区别是,属性无法直接访问对象的内部状态,但提供了访问这类数据的方便机制(getter/setter方法)。

属性的常用特性:

类别 特性 描述
原子性 nonatomic 使用该特性可以在多线程并发的情况中,将访问器设置为非原子性,因而能够提供不同的结果。否则,访问器会拥有原子性,赋值和返回结果永远都会同步
设置器语义 assign 默认设置,属性的设置器方法执行简单的赋值操作
设置器语义 retain setter方法先release旧值,再retain新值,拷贝时为指针拷贝
设置器语义 copy setter方法先release旧值,再复制新值,拷贝时为值拷贝
设置器语义 strong 属性使用ARC内存管理功能时,等于retain特性
设置器语义 weak 属性使用ARC内存管理功能时,类似assign特性
可读写性 readwrite 默认设置,属性可读写
可读写性 readonly 只读属性
方法名称 getter=getterName 将getter方法重命名为新读取器的名称
方法名称 setter=setterName 将setter方法重命名为新读取器的名称

属性定义有多种方法:显式定义,通过关键字补全和自动补全。

显式定义:

//以之前的init方法为例
-(id) init{
    if ((self = [super init])) {
        //变量名称就是对应属性名称前加上一条下划线
        _chemicalElement = @"None";
    }
    return self;
}

通过关键字补全:

//通过@synthesize关键字自动生成属性定义,并创建对应的getter和setter方法
@synthesize chemicalElement;
-(id) init{
    if ((self = [super init])) {
        //编译器已根据属性名自动生成实例变量名称,不用再加上下划线
        chemicalElement = @"None";
    }
    return self;
}
//也可以自定义属性对应的实例变量名称
@synthesize chemicalElement  = element;
-(id) init{
    if ((self = [super init])) {
        element = @"None";
    }
    return self;
}

自动补全:

编译器会对没有使用关键字(如@synthesize)、不是动态生成的或没有用户编写getter和setter方法的属性补全已声明的属性和相应的实例变量。

访问属性可以用访问器方法和点语法,编译器会根据标准命名习惯自动补全访问器方法,getter方法拥有与属性相同的名称,setter方法其名称以set开头,后跟首字母大写的属性名。

//getter的访问器方法
[atom chemicalElement];
//getter的点语法
atom.chemicalElement;

//setter的访问器方法
[atom setChemicalElement:输入值];
//setter的点语法
atom.chemicalElement = 输入值;

方法

方法声明由方法类型,返回值类型和一个或多个方法代码段(包括名称,参数,参数类型)构成。

+(void) withProtons:(NSUInteger)protons neutrons:(NSUInteger)neutrons electrons:(NSUInteger)electrons;

方法的类型标识符表明了该方法是类方法还是实例方法。类方法由+(加号)表示,这表示该方法拥有类的作用范围,这意味着它使用类级的操作并且无法访问类的实例变量(除非这些变量被当做参数传给它)。实例方法由-(减号)表示,这表明该方法拥有对象的作用范围,这意味着它使用实例级的操作,并且可以直接访问对象及其父对象的实例变量(根据实例变量上设定的访问控制)。
返回值类型表明了方法返回变量的类型。返回值的类型在方法类型后面的圆括号中设置。
方法代码段由名称,参数,参数类型组成,如withProtons:(NSUInteger)protons中withProtons是名称,NSUInteger是参数类型,protons是参数。

对象(发送器)通过发送消息与其他对象(接收器)进行交互,从而调用指定的方法。以下为调用方法的例子:

[Atom withProtons:6 neutrons:6 electrons:6];

协议

使用协议声明的方法和属性可以由任何类实现。协议使Objective-C支持多重继承的概念。下面创建一个名为Writer遵循NSObject协议的协议。

#import <Foundation/Foundation.h>

@protocol Writer <NSObject>

//声明一个方法,接受这个协议的类需要实现该方法
-(void) write :(NSFileHandle *) file;

@end

在Atom.h中接收协议

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Writer.h"

//在Atom接口中接受Writer协议
@interface Atom : NSObject <Writer>

@property(readonly) NSUInteger protons;
@property(readonly) NSUInteger neutrons;
@property(readonly) NSUInteger electrons;
@property(readonly) NSString *chemicalElement;

-(NSUInteger) massNumber;
@end

在Atom.m中实现协议

@implementation Atom

...

-(void)write:(NSFileHandle *)file{
    NSData *data = [self.chemicalElement dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    [file writeData:data];
    [file closeFile];
}

@end

分类

使用分类可以在不进行子类化的情况下,为已经存在的类增加功能。分类通常用于:1.拓展其他人定义的类(即使无法访问源码);2.代替子类;3.将新类的实现代码分发给多个源文件。

创建一个拓展Atom的分类Nuclear,并声明定义一个方法。

Nuclear接口代码:

#import "Atom.h"

@interface Atom (Nuclear)

-(NSUInteger) atomicNumber;

@end

Nuclear实现代码:

#import "Atom+Nuclear.h"

@implementation Atom (Nuclear)

-(NSUInteger)atomicNumber{
    return self.protons;
}

@end

然后Atom类型对象就可以直接调用该方法。

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Atom.h"
#import "Atom+Nuclear.h"

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        Atom *atom = [[Atom alloc] init];
        //调用分类中方法
        NSLog(@"Atom number: %lu", atom.atomicNumber);
    }
    return 0;
}

扩展

可以将扩展视为一种匿名(即未命名的)分类。在扩展中声明的方法必须在相应类的主@implementation块中实现,无法在分类中实现。拓展与分类的区别是它能够声明实例变量和属性。以下是在Atom.m中实现扩展。

#import "Atom.h"

//声明包含一个实例变量和一个方法的扩展
@interface Atom(){
    NSUInteger sum;
}
-(NSUInteger) countSum;
@end

@implementation Atom

//可以用self调用扩展中方法
-(NSUInteger) massNumber{
    return self.countSum;
}

//实现扩展中声明的方法
-(NSUInteger)countSum{
    sum = _protons + _neutrons + _electrons;
    return sum;
}

@end
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