在Objective-C中，有一些我們之前并不熟悉但是經(jīng)常見到的數(shù)據(jù)類型，比如id、nil、Nil、SEL等等。在很多文章里，我們都見過這些數(shù)據(jù)類型的介紹，但是都沒有說的太清楚。
這篇文章從最底層的定義開始，介紹一下這些類型到底是怎么定義的，這會幫助我們更加深入地了解Objective-C。
參考：
http://unixjunkie.blogspot.com/2006/02/nil-and-nil.html
http://blog.csdn.net/itudou_2010/article/details/5501840
Objective-C中有一些很有趣的數(shù)據(jù)類型經(jīng)常會被錯誤地理解。他們中的大多數(shù)都可以在/usr/include/objc/objc.h或者這個目錄中的其他頭文件中找到。下面是從objc.h中摘錄的一段，定義了一些數(shù)據(jù)類型：
// objc.h
typedef struct objc_class *Class;
typedef struct objc_object {
Class isa;
} *id;
typedef struct objc_selector *SEL;
typedef id (*IMP)(id, SEL, …);
typedef signed char BOOL;
#define YES (BOOL)1
#define NO (BOOL)0
#ifndef Nil
#define Nil 0 /* id of Nil class */
#endif
#ifndef nil
#define nil 0 /* id of Nil instance */
#endif
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我們在這里解釋一下它們的細節(jié)：
id
id和void *并非完全一樣。在上面的代碼中，id是指向struct objc_object的一個指針，這個意思基本上是說，id是一個指向任何一個繼承了Object（或者NSObject）類的對象。需要注意的是id 是一個指針，所以你在使用id的時候不需要加星號。比如id foo=nil定義了一個nil指針，這個指針指向NSObject的一個任意子類。而id *foo=nil則定義了一個指針，這個指針指向另一個指針，被指向的這個指針指向NSObject的一個子類。
nil
nil和C語言的NULL相同，在objc/objc.h中定義。nil表示一個Objctive-C對象，這個對象的指針指向空（沒有東西就是空）。
Nil
首字母大寫的Nil和nil有一點不一樣，Nil定義一個指向空的類（是Class，而不是對象）。
SEL
這個很有趣。SEL是“selector”的一個類型，表示一個方法的名字。比如以下方法：
-[Foo count] 和 -[Bar count] 使用同一個selector，它們的selector叫做count。
在上面的頭文件里我們看到，SEL是指向 struct objc_selector的指針，但是objc_selector是什么呢？那么實際上，你使用GNU Objective-C的運行時間庫和NeXT Objective-C的運行運行時間庫（Mac OS X使用NeXT的運行時間庫）時,它們的定義是不一樣的。實際上Mac OSX僅僅將SEL映射為C字符串。比如，我們定義一個Foo的類，這個類帶有一個- (int) blah方法，那么以下代碼：
NSLog (@"SEL=%s", @selector(blah));
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會輸出為 SEL=blah。
說白了SEL就是返回方法名。
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這樣的機制大大的增加了我們的程序的靈活性，我們可以通過給一個方法傳遞SEL參數(shù)，讓這個方法動態(tài)的執(zhí)行某一個方法；我們也可以通過配置文件指定需要執(zhí)行的方法，程序讀取配置文件之后把方法的字符串翻譯成為SEL變量然后給相應的對象發(fā)送這個消息。
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在 Objective-C 運行時庫中，selector 是作為數(shù)組來管理的。這都是從效率的角度出發(fā)：函數(shù)調(diào)用的時候，不是通過方法名字比較而是指針值的比較來查找方法，由于整數(shù)的查找和匹配比字符串要快得多，所以這樣可以在某種程度上提高執(zhí)行的效率。
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這樣就必須保證所有類中的 selector 須指向同一實體（數(shù)組）。一旦有新的類被定義，其中的 selector 也需要映射到這個數(shù)組中。
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實際情況下，總共有兩種 selector 的數(shù)組：預先定義好的 內(nèi)置selector數(shù)組 和用于 動態(tài)追加的selector數(shù)組 。
- 內(nèi)置selector
#define NUM_BUILTIN_SELS 16371
/* base-2 log of greatest power of 2 < NUM_BUILTIN_SELS */
#define LG_NUM_BUILTIN_SELS 13
static const char * const _objc_builtin_selectors［NUM_BUILTIN_SELS］ = {
".cxx_construct",
".cxx_destruct",
"CGColorSpace",
"CGCompositeOperationInContext:",
"CIContext",
"CI_affineTransform",
"CI_arrayWithAffineTransform:",
"CI_copyWithZone:map:",
"CI_initWithAffineTransform:",
"CI_initWithRect:",
"CI_rect",
"CTM",
"DOMDocument",
"DTD",
...
};
- 動態(tài)追加selector
另一個用于動態(tài)追加的 selector,其定義在 objc-sel.m 和 objc-sel-set.m? 文件中 新的 selector 都被追加到 _buckets 成員中，其中追加和搜索使用 Hash 算法。
static struct __objc_sel_set *_objc_selectors = NULL;
struct __objc_sel_set {
uint32_t _count;
uint32_t _capacity;
uint32_t _bucketsNum;
SEL *_buckets;
};
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IMP
從上面的頭文件中我們可以看到，IMP定義為
id (*IMP) (id, SEL, …)
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這樣說來， IMP是一個指向函數(shù)的指針，這個被指向的函數(shù)包括id(“self”指針)，調(diào)用的SEL（方法名），再加上一些其他參數(shù)。
說白了IMP就是實現(xiàn)方法。
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我們?nèi)〉昧撕瘮?shù)指針之后，也就意味著我們?nèi)〉昧藞?zhí)行的時候的這段方法的代碼的入口，這樣我們就可以像普通的 C語言函數(shù)調(diào)用一樣使用這個函數(shù)指針。當然我們可以把函數(shù)指針作為參數(shù)傳遞到其他的方法，或者實例變量里面，從而獲得極大的動態(tài)性。我們獲得了動態(tài)性，但 是付出的代價就是編譯器不知道我們要執(zhí)行哪一個方法所以在編譯的時候不會替我們找出錯誤，我們只有執(zhí)行的時候才知道，我們寫的函數(shù)指針是否是正確的。所 以，在使用函數(shù)指針的時候要非常準確地把握能夠出現(xiàn)的所有可能，并且做出預防。尤其是當你在寫一個供他人調(diào)用的接口API的時候，這一點非常重要。
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Method
在objc/objc-class.h中定義了叫做Method的類型，是這樣定義的：
typedef struct objc_method *Method;
struct objc_method {
SEL method_name;
char *method_types;
IMP method_imp;
};
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這個定義看上去包括了我們上面說過的其他類型。也就是說，Method（我們常說的方法）表示一種類型，這種類型與selector和實現(xiàn)(implementation)相關(guān)。
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最初的SEL是方法的名稱method_name。char型的method_types表示方法的參數(shù)。最后的IMP就是實際的函數(shù)指針，指向函數(shù)的實現(xiàn)。
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Class
從上文的定義看，Class（類）被定義為一個指向struct objc_class的指針，在objc/objc-class.h中它是這么定義的：
struct objc_class {
struct objc_class *isa;
struct objc_class *super_class;
const char *name;
long version;
long info;
long instance_size;
struct objc_ivar_list *ivars;
struct objc_method_list **methodLists;
struct objc_cache *cache;
struct objc_protocol_list *protocols;
};
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Class cls;
cls = ［NSString class］;
printf("class name %s\n", ((struct objc_class*)cls)->name);
Objective-C的消息傳送如下圖所示 :
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Objective-C的消息傳送
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發(fā)送消息的過程，可以總結(jié)為以下內(nèi)容 :
- 首先，指定調(diào)用的方法
- 為了方法調(diào)用，取得 selector
源代碼被編譯以后，方法被解釋為 selector。這里的 selector 只是單純的字符串。
- 消息發(fā)送給對象B
消息傳送使用到了 objc_msgSend 運行時API。這個API只是將 selector 傳遞給目標對象B。
- 從 selector 取得實際的方法實現(xiàn)
首先，從對象B取得類的信息，查詢方法的實現(xiàn)是否被緩存（上面類定義中的struct objc_cache *cache;）。如果沒有被緩 存，則在方法鏈表中查詢（上面類定義中的struct objc_method_list **methodLists;）。
- 執(zhí)行
利用函數(shù)指針，調(diào)用方法的實現(xiàn)。這時，第一個參數(shù)是對象實例，第二個是 selector。
- 傳送返回值
利用 objc_msgSend API 經(jīng)方法的返回值傳送回去。
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簡單地從上面發(fā)送消息的過程可以看到，最終還是以函數(shù)指針的方式調(diào)用了函數(shù)。為什么特意花那么大的功夫繞個大圈子呢？
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這些年，隨著程序庫尺寸的擴大，動態(tài)鏈接庫的使用已經(jīng)非常普遍。就是說，應用程序本身并不包括庫代碼，而是在啟動時或者運行過程中動態(tài)加載程序庫。這樣一來一方面可以減小程序大小，另一方面可以提升了代碼重用（不用再造輪子）。但是，隨之帶來了向下兼容的問題。
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如果程序庫反復升級，添加新的方法的時候，開發(fā)者與用戶間必須保持一致的版本，否則將產(chǎn)生運行時錯誤。一般，解決這個問題是，調(diào)用新定義的方法的時 候，實現(xiàn)檢查當前系統(tǒng)中是否存在新方法的實現(xiàn)。如果沒有，跳過它或者簡單地產(chǎn)生警告信息。 Objective-C中的respondsToSelector:方法就可以用來實現(xiàn)這樣的動作。
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但是，這并不是萬全的解決方案。如果應用程序與新的動態(tài)程序庫（含有新定義的API）一起編譯后，新定義的API符號也被包含進去。而這樣的應用程 序放到比較舊的系統(tǒng)（舊的動態(tài)程序庫）中運行的時候，因為找不到鏈接符號，程序?qū)⒉荒軉?。這就是 win32系統(tǒng)中常見的「DLL地域」。
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為了解決這個問題，Objective-C 編譯得到的二進制文件中，函數(shù)是作為 selector 來保存的。就是說，不管調(diào)用什么函數(shù)，二進制文件中不會包含符號信息。為了驗證 Objective-C 編譯的二進制文件是否包含符號信息，這里用 nm 命令來查看。
int main (int argc, const char * argv[])
{
NSString* string;
int length;
string = [[NSString alloc] initWithString:@"Objective-C"];
length = [string length];
return 0;
}
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這里調(diào)用了 alloc、initWithString:、length 等方法。
% nm Test
U .objc_class_name_NSString
00003000 D _NXArgc
00003004 D _NXArgv
U ___CFConstantStringClassReference
00002b98 T ___darwin_gcc3_preregister_frame_info
U ___keymgr_dwarf2_register_sections
U ___keymgr_global
0000300c D ___progname
000025ec t __call_mod_init_funcs
000026ec t __call_objcInit
U __cthread_init_routine
00002900 t __dyld_func_lookup
000028a8 t __dyld_init_check
U __dyld_register_func_for_add_image
U __dyld_register_func_for_remove_image
...
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可以看到，這里沒有alloc、initWithString:、length3個方法的符號。所以，即使我們添加了新的方法，也可以在任何新舊系統(tǒng)中運 行。當然，函數(shù)調(diào)用之前，需要使用 respondsToSelector: 來確定方法是否存在。正是這樣的特性，使得程序可以運行時動態(tài)地查詢要執(zhí)行的方法，提高了 Objective-C 語言的柔韌性。
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Target-Action Paradigm
Objective-C 語言中，GUI控件對象間的通信利用 Target-Action Paradigm。不像其他事件驅(qū)動的 GUI 系統(tǒng)實現(xiàn)的那樣，需要以回調(diào)函數(shù)的形式注冊消息處理函數(shù)（Win32/MFC，Java AWT, X Window）。Target-Action Paradigm 完全是面向?qū)ο蟮氖录鬟f機制。
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例如用戶點擊菜單的事件，用Target-Action Paradigm來解釋就是，調(diào)用菜單中被設定目標的Action。這個Action對應的方法不一定需要實現(xiàn)。目標與Action的指定與方法的實現(xiàn)沒有關(guān)系，源代碼編譯的時候不會檢測，只是在運行時確認（參考前面消息傳送的機制）。
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運行時，通過respondsToSelector: 方法來檢查實現(xiàn)的情況。如果有實現(xiàn)，那么使用performSelector:withObject:來調(diào)用具體的Action，像是下面的代碼:
// 目標對象
id target;
// 具體Action的 selector
SEL action;
...
// 確認目標是否實現(xiàn)Action
if (［target respondsToSelector:actioin］) {
// 調(diào)用具體Action
［target performSelector:action withObject:self］;
}
?
?
?
?
|
類型 |
常量實例 |
NSlog 字符 |
|
Char |
‘a(chǎn)’,’/n’ |
%c |
|
Short int |
-- |
%hi,%hx,%ho |
|
Unsigned short int |
-- |
%hu,%hx,%ho |
|
Int |
12,-97,0xFFE0,0177 |
%i,%x,%o |
|
Unsigned int |
12u,100U,0xFFu |
%u,%x,%o |
|
Long int |
12L,-200l,0xffffL |
%li,%lx,%lo |
|
Unsigned long int |
12UL,100ul,0xffeeUL |
%lu,%lx,%lo |
|
Long long int |
0xe5e5c5e5LL,500ll |
%lli,%llx,%llo |
|
Unsigned long long int |
12ull,0xffeeULL |
%llu,%llx,%llo |
|
Float |
12.34f,3.1e-5f, |
%f,%e,%g,%a |
|
Double |
12.34,3.1e-5,0x.1p3 |
%f,%e,%g,%a |
|
Long double |
12.34l,3.1e-5l |
%Lf,%Le,%Lg |
|
id |
nil |
%p |
?
? NSLog的格式如下所示：
- %@ ? ? 對象
- %d, %i 整數(shù)
- %u ? ??無符整形
- %f ? ? 浮點/雙字
- %x, %X 二進制整數(shù)
- %o ? ? 八進制整數(shù)
- %zu ? ?size_t
- %p ? ? 指針
- %e ? ??浮點/雙字 （科學計算）
- %g ? ??浮點/雙字?
- %s ? ? C 字符串
- %.*s ? Pascal字符串
- %c ? ? 字符
- %C ? ? unichar
- %lld ? 64位長整數(shù)（long long）
- %llu ??無符64位長整數(shù)
- %Lf ? ?64位雙字
?
?
?
?
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