C++转Objective-c的纠结惆怅 —— objective-c的怪异特性

前言

应公司要求，最近开始做IOS应用了，这意味着 什么？全新的语法，全新的技术，全新得框架都要等着我去熟悉呢。。 对于我一个传统的C++程序员来说，理论上要熟悉Objective-C的语法当然用时不多了，只是接触之后才发现，这语法让人纠结到头皮发麻，全身发痒 （说的貌似有点过了）。其实几天前就想写这篇关于OBJECT-C语法方面的博文了，只是一直苦于上班不能写博客，下班又没MAC机用的恶劣境况，才推迟 到现在。好了，言归正传了。

令人纠结到发指的Foundation Kit

先来看看有关Foundation中几个简单class的实例：

1. int main(int argc, const char * argv[])
2. {
3. NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
4. NSArray *array_static = [[NSArray alloc] initWithObjects:@"one",@"two",@"three", nil];
5. for (int i = 0; i < [array_static count]; i++) {
6. NSLog(@"%@",[array_static objectAtIndex:i]);
7. }
8. NSMutableArray *array_dynamic = [[NSMutableArray alloc] init];
9. for (int i = 0; i < 3; i++) {
10. NSNumber *number1 = [NSNumber numberWithInt:i+1];
11. [array_dynamic addObject:number1];
12. }
13. for(int i = 0; i < [array_dynamic count]; i++)
14. {
15. NSLog(@"%i",[[array_dynamic objectAtIndex:i] intValue]);
16. }
17. [array_dynamic removeAllObjects];
18. NSMutableDictionary *map = [[NSMutableDictionary alloc] initWithCapacity:3];
19. [map setValue:@"one" forKey:@"1"];
20. [map setValue:@"two" forKey:@"2"];
21. [map setValue:@"three" forKey:@"3"];
22. for(int i = 0; i < [map count]; i++)
23. {
24. NSLog(@"%@",[map objectForKey:[NSString stringWithFormat:@"%i",i+1]]);
25. }
26. [array_dynamic release];
27. [array_static release];
28. [map release];
29. [pool drain];
30. return 0;
31. }

自从我接触到Obj-c中的NSArray，我便一直想不通一个问题：既然NSArray不能动态改变其大小，而且 Foundation kit中还存在一个NSMutableArray可以弥补NSArray的这种缺陷，甚至能提供比NSArray更多的功能，那么NSArray还有什么 存在的必要呢？ 有人说NSArray的效率比NSMutableArray的要高一些，我便更不能理解了--连C++这种直接操作内存的高效语言都没搞一个不能改变大小 的Array Class出来，OBJ-C缘何还要来画蛇添个足呢？用NSMutableArray来完全代替NSArray不好吗？这问题一直困扰着我 。。 直到刚刚才猛然间的豁然开朗了一下:C++完全没必要实现的这么复杂，有个跟NSArray功能相近的数组就行了。 如果从效率上面来理解的话，NSArray绝对是一次性分配固定内存的，而NSMutableArray则是动态分配内存的，倘若事先知道一个数组的大 小，这时NSArray就能展现出比NSMutableArray更高的效率了。。。 而对于CCArray和CCMutableArray不能存储基本内置数据类型而只能存储OBJ-C对象时，又让我纠结不已。。。 STL中的所有容器可不带这样的。。。 能想到的是CCArray内部存储对象实际是在存储对象的地址（指针）而非对象的拷贝，否则便不会有此限制。All in all, NSArray的存在绝对是有必要的。

另外对于NSDictionary，我先前以为它是个和STL中MAP功能相似的类，只不过改了个名 字罢了，现在看来却非如此。事实上，map中对于Key的要求是很随意得，只要能比较大小即可（比如数字或字符串甚至任意重载了"<"运算符的 class），而NSDictonary的Key必须是NSString类型。。如此的限制再次让我纠结到泪奔。。。

从2d开源引擎cocos2d-x看objective-c的内存管理机制

Object-C中对于内存管理不像C++那样随意创建和释放，也不再像JAVA中那样只管NEW不管释放了。 所有的内存管理都是通过Reference Count机制来实现的。 关于Reference Count机制，在我之前一篇博文

《主流RAII class的存在价值--不存在能够完全替代Dumb Pointer的RAII class 》

中 讲解shared_ptr时详细讲解过其原理，而Object-c中所有Counting机制已经不再那么透明了，苹果规定给你怎么用你就得怎么用，要想 知道其内部实现机制只能透过表象来猜测了。。 但有一点我一直感到很庆幸，那便是：目前比较主流的2D游戏引擎cocos2d-x作为cocos2d的C++版本，简直就是用C++把OBJ-C全然模 拟了一遍。 对于其Reference Count机制，尤其是AutoReleasePool的实现着实让人津津乐道。以下附上cocos2d-x中AutoReleasePool头文件部 分：

1. namespace cocos2d {
2. class CC_DLL CCAutoreleasePool : public CCObject
3. {
4. CCMutableArray* m_pManagedObjectArray;
5. public:
6. CCAutoreleasePool(void);
7. ~CCAutoreleasePool(void);
8. void addObject(CCObject *pObject);
9. void removeObject(CCObject *pObject);
10. void clear();
11. };
12. class CC_DLL CCPoolManager
13. {
14. CCMutableArray* m_pReleasePoolStack;
15. CCAutoreleasePool* m_pCurReleasePool;
16. CCAutoreleasePool* getCurReleasePool();
17. public:
18. CCPoolManager();
19. ~CCPoolManager();
20. void finalize();
21. void push();
22. void pop();
23. void removeObject(CCObject* pObject);
24. void addObject(CCObject* pObject);
25. static CCPoolManager* getInstance();
26. friend class CCAutoreleasePool;
27. };
28. }

看的出其有一个对象池：CCMutableArray用来存储所有加入到内存池中的对象。当对象使用autorelease时候， 究其源码在把对象放入到内存池的同时不影响对象本身的Counting值。而用new的话会在基类CCObject的构造函数中中计数值设为1。如果 counting机制的retain和release用的很混乱会如何呢？要么对象早释放，要么晚释放。。 对于晚释放的，事实上算内存泄露，而对于早释放的，在debug状态下便会出异常。

在object-c中对于一些其它创建对象的方式如：initwithXXXX之类的，在cocos2d-x中用C++模拟时候实际是在内部调用node方法，此方法通过宏定义来实现，通常是这样的：

1. #define LAYER_NODE_FUNC(layer) \
2. static layer* node() \
3. { \
4. layer *pRet = new layer(); \
5. if (pRet && pRet->init()) \
6. { \
7. pRet->autorelease(); \
8. return pRet; \
9. } \
10. else \
11. { \
12. delete pRet; \
13. pRet = NULL; \
14. return NULL; \
15. } \
16. };

即先new后autorelease，如此明了不必再多做阐释了。。 对于cocos2d-x的开源团队能将object-c模拟的如此精致，至此，不得不感叹开源社区的强大。。。

使用category和protocol替换掉C++中的virtual function以达到多态的另类实现

对于Object-c的Category(类别），看起来是对C++中的 vitrual function的缺陷的改善，因为形式上而言，子类（这样说貌似有些不恰当，暂且这样称呼）是纯粹对父类的方法进行扩充而不需要重新继承父类很多信息， 以此便省出了virtual table的创建空间。。 也因为如此，可以只对方法进行声明而不进行实现，如此又有些像C++的特性，在object-c中又把这种在category的特性叫做"非正式协议"， 因为子类可以拓展并覆盖（同名情况）父类的方法。其另外一显著作用便是可以将庞大的类分散到很多小块中去实现，以使得条理更加清晰。。 以下是用category实现的一个proxy（代理）模式。这种模式在OBJ-C中被大量用到，现假设有个Cwnd（窗口）类，它接受点击消息但其类内 部本身不去处理，将其委托给WindowMessageCategory去处理，代码如下：

1. //
2. // main.m
3. // Language_Project
4. //
5. // Created by wei yang on 12-6-27.
6. // Copyright (c) 2012年 __MyCompanyName__. All rights reserved.
7. //
8. #import
9. @interface CWnd : NSObject
10. {
11. id delegate;
12. }
13. -(id) WindowOnClick;
14. @end
15. @implementation CWnd
16. -(id) init
17. {
18. if(self = [super init])
19. {
20. delegate = self;
21. }
22. return self;
23. }
24. -(id) WindowOnClick
25. {
26. NSLog(@"window on click");
27. if([delegate respondsToSelector:@selector(respondsClick)])
28. {
29. [delegate performSelector:@selector(respondsClick)];
30. }
31. NSLog(@"click finished!");
32. return nil;
33. }
34. @end
35. @interface CWnd(WindowMessageCategory)
36. -(void) respondsClick;
37. @end
38. @implementation CWnd(WindowMessageCategory)
39. -(void) respondsClick
40. {
41. NSLog(@"the click event has been responded");
42. }
43. @end
44. int main(int argc, const char * argv[])
45. {
46. NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
47. CWnd *window = [[CWnd alloc] init];
48. [window WindowOnClick];
49. [window release];
50. [pool drain];
51. return 0;
52. }

在C++中，运行时的多态可通过继承和虚函数来实现，而在Object-c中没有虚函数一说，取而代之的是协议。声明一个协议相当于声明了一个 pure virtual class，让子类实现其定义的接口。而多态的实现则是通过继承，协议以及委托代理三者结合来实现的。对于上述中用category来实现的proxy模 式，用protocol的方式实现如下：

1. //
2. // main.m
3. // Language_Project
4. //
5. // Created by wei yang on 12-6-27.
6. // Copyright (c) 2012年 __MyCompanyName__. All rights reserved.
7. //
8. #import
9. @protocol ResPondsWindowMessage
10. @optional
11. -(void) RespondsClick;
12. @end
13. @interface CWnd:NSObject
14. {
15. id delegate;
16. }
17. -(id) WindowOnClick;
18. @end
19. @implementation CWnd
20. -(id) init
21. {
22. if(self = [super init])
23. {
24. delegate = self;
25. }
26. return self;
27. }
28. -(id) WindowOnClick
29. {
30. NSLog(@"window on click!");
31. if([delegate conformsToProtocol:@protocol(ResPondsWindowMessage)]
32. && [delegate respondsToSelector:@selector(RespondsClick)] )
33. {
34. [delegate performSelector:@selector(RespondsClick)];
35. }
36. NSLog(@"click finished!");
37. return nil;
38. }
39. @end
40. @interface MyWnd : CWnd
41. -(void) RespondsClick;
42. @end
43. @implementation MyWnd
44. -(id) init
45. {
46. if(self = [super init])
47. {
48. delegate = self;
49. }
50. return self;
51. }
52. -(void) RespondsClick
53. {
54. NSLog(@"click event has been responded!");
55. }
56. @end
57. int main(int argc, const char * argv[])
58. {
59. NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
60. CWnd *window = [[MyWnd alloc] init];
61. [window WindowOnClick];
62. [window release];
63. [pool drain];
64. return 0;
65. }

对于category和protocol的阐述大概差不多了。 在这里我并没有很详细的说明使用其时需要注意的地方，这些基本的东西可以去看《objective-c 2.0基础教程》，其实旨在指出Objective-c与才C++不同和相似的地方，进行对比说明的同时，还以此达到减少自己对于这种"怪异"语言困惑和 纠结的地方。

结束语

这篇博文已经写了两天了，是在上班时间抽时间些的。主要是回家没MAC玩，就没办法编代码写博客了。对于objective-c的语言类学习，到此也算画上个句号了，以后的时间可能都要花在实际项目上了。对于之前写C++的我来说，纠结和困惑始终伴随着我学object-c的过程，但既然转到这个平台了，貌似只有慢慢习惯才行，毕竟，习惯成自然嘛。。。。 路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。