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姿吹喻
6 years ago
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1 序言若您問我現在什麼工作最夯, 我的回答是 iphone 與 ipad 的軟體設計師商業周刊 1189 期有詳細的報導有關此項消息, 而撰寫 iphone 與 ipad 的應用軟體所使用的程式語言就是 Objective-C 本書是屬於入門書, 取名為學會 Objective-C 的 24 堂課, 主要的目的是讓大家可以輕鬆看懂此程式語言, 進而有一令人羨慕的工作不管您是否有其它程式語言的基礎, 本書將是您最佳的讀本 Objective-C 是由 C 語言和物件導向程式語言 Smalltalk 所組合而成的, 所以在撰寫內文時也以此方向加以思考之本書共分四篇, 從基礎篇談起, 此篇以 C 程式語言為軸心, 旨在讓讀者了解程式設計的基本概念, 若您已學過 C 語言, 也可以加以閱讀, 它可以帶給你無數接下來是物件導向程式設計篇, 旨在描述 Objective-C 如何做到封裝繼承及多型及其它的特性第三篇是基礎框架篇, 此篇是撰寫 iphone 與 ipad 的核心, 其中記憶體的管理更是重要, 因為 iphone 沒有自動垃圾回收的機制, 所有的記憶體之配置與回收, 完全要靠程式設計者自行處理最後, 以撰寫五個簡單的 iphone 程式做為完美的結束, 讓大家對撰寫 iphone 有初步的認識與體會早期筆者撰寫和譯過不少有關 C 程式語言的書本, 也讓好多的讀者現已成為優秀的系統工程師軔體工程師或嵌入式系統工程師, 如今呈現有關 Objective-C 程式語言的書本, 在此深深期盼讀者有朝一日能小卒變英雄, 除了有一好的工作, 同時也有好的薪資, 真是可說一舉兩得, 一石二鳥, 一箭雙鵰呀! 何樂而不為呢? 不要再猶豫了, 這是您想要一展長才的最好機會, 在此祝福您最後, 感謝陳思豪李紹甫及賴學淵提供寶貴的意見, 使本書的內容更加精采, 同時也期盼您的批評與指教, 使本書能更上一層樓蔡明志 (mjtsai168@gmail.com)

2 目錄 Part 1 基礎篇 CHAPTER 1 從一簡單的範例談起 1.1 撰寫您的第一個程式程式解析習題 CHAPTER 2 變數與資料型態 2.1 變數資料型態習題 CHAPTER 3 輸出與輸入 3.1 輸出函式 :NSLog 與 printf 使程式的輸出結果更美觀輸入函式 :scanf 習題 CHAPTER 4 運算子 4.1 算術運算子關係運算子邏輯運算子位元運算子用來判斷與設定位元的狀態用來當做乘除的功能用來將兩數對調遞增與遞減運算子指定運算子與算術指定運算子

3 學會 Objective-C 的 24 堂課 4.7 習題 CHAPTER 5 迴圈敘述 5.1 for 迴圈敘述 while 迴圈敘述 do while 迴圈敘述巢狀迴圈習題 CHAPTER 6 選擇敘述 6.1 if 敘述 if else 敘述 else if 敘述 switch 敘述條件運算子 break 與 continue 敘述習題 CHAPTER 7 函式與儲存類別 7.1 函式區域與全域變數儲存類別習題 CHAPTER 8 陣列 8.1 一維陣列二維陣列陣列的應用氣泡排序循序搜尋二元搜尋習題 iv

4 目錄 CHAPTER 9 指標 9.1 指標的定義指標與函式指標與陣列習題 CHAPTER 10 結構 10.1 定義結構變數指向結構的指標變數動態配置記憶體指標與結構鏈結串列習題 CHAPTER 11 前端處理程式 11.1 #define #ifdef #else #endif #undef #ifndef # 與 ## typedef 習題 CHAPTER 12 數學函式及其它 12.1 一些常用的數學函式亂數的產生習題 Part 2 物件導向程式設計篇 CHAPTER 13 封裝 13.1 如何將資料與方法封裝起來區段區段 v

5 學會 Objective-C 的 24 堂課主程式區段 setter 和 getter 的方法點座標的設定複數的運算 self 保留字 static 區域變數習題 CHAPTER 取代 setter 與 getter 方法 super 類別與 initwith 方法如何將程式模組化? 習題 CHAPTER 15 繼承 15.1 如何實作繼承建立圓形類別建立矩形類別習題 CHAPTER 16 多型 16.1 何謂多型? id 資料型態一些常用動態型別與動態繫結的方法 performselector 方法習題 CHAPTER 17 類目與協定 17.1 類目協定習題 vi

6 目錄 CHAPTER 有關分數的例外處理習題 Part 3 基礎框架篇 CHAPTER 19 數值字串與集合的物件 19.1 數值物件字串物件不可變更的字串物件可變更的字串物件陣列物件不可變更的陣列物件可變更的陣列物件詞典物件不可變更的詞典物件可變更的詞典物件資料集物件如何查閱說明文件撰寫程式的小秘方習題 CHAPTER 20 檔案輸入與輸出 20.1 NSFileManager 類別的方法 NSString 類別的運作 NSData 類別的運作 NSFileHandle 類別的運作習題 CHAPTER 21 記憶體管理 21.1 參考計數的運作 Autorelease 與 Autorelease Pool vii

7 學會 Objective-C 的 24 堂課 21.3 字串常數與字串類別的參考計數自訂類別的記憶體管理自訂類別的記憶體管理方案一自訂類別的記憶體管理方案二 Autorelease Pool 的使用技巧垃圾回收機制的問題習題 CHAPTER 22 複製物件 22.1 複製方式 : 指定的方式與 mutablecopy 方式淺層複製與深層複製自定類別的複製策略習題 CHAPTER 23 歸檔 23.1 Property List 結構表示方法 NSKeyedArchiver 類別自訂類別的 archive 使用 NSData 客製 Archive 的程序使用 Archiver 完成深層複製習題 Part 4 iphone 程式設計篇 CHAPTER 24 iphone 範例程式設計 24.1 範例程式一 : 按鈕互動之實作範例程式二 : 圖片與按鈕互動實作範例程式三 : 文字輸入與顯示之實作範例程式四 : 開關與滑桿之實作範例程式五 : 簡易計算器之實作 APPENDIX A ASCII 字元碼 APPENDIX B 運算子的運算優先順序及其結合性索引 viii

8 記憶體管理只要談到電腦程式的撰寫, 必定會談到記憶體管理這項議題一個良好的記憶體管理概念, 能幫助我們寫出速度快穩定性高的程式 Mac OS X 提供兩種管理記憶體的模式, 一是參考計數 (reference counting), 另一種是 10.5 版才新增的垃圾回收 (Garbage collection) 參考計數模式必須考慮每個物件的參考計數, 凡是繼承 NSObject 類別, 就具有 retaincount retain release autorelease 等四種記憶體控制的相關方法, 垃圾回收模式則是完全不考慮記憶體的控制, 全部交由垃圾回收機制處理, 但 ios( 包括 iphone, ipod 及 ipad) 不支援此模式, 因此本章重點著重於參考計數 Objective-C 以參考計數為核心概念, 讓程式設計師得以控制每個物件在程式中的存活時間當物件配置記憶體並初始化後, 參考計數就是 1, 執行 retain 方法後, 參考計數則會遞增至 2; 若再執行 release 方法, 則參考計數會遞減回 1 當最後參考計數降為 0 後, 此時將呼叫此物件的 dealloc 方法, 將物件從記憶體中清除程式運行過程中的參考計數, 如圖 21-1 所示 : 圖 21-1 retain 與 release 對參考計數的影響以下我們將以範例程式加以說明之在執行程式前有一設定需加以完成請點選左邊窗格上方框起來的專案名稱, 接著選擇 TARGETS 下的項目如下圖所示 :

9 學會 Objective-C 的 24 堂課之後在左邊的窗格中選擇 All 下的 Architecture, 將它設為 32 bits 21-2

10 Chapter 21 記憶體管理 21.1 參考計數的運作範例程式 memory_number_array 說明參考計數的運作過程範例程式 memory_number_array //memory_number_array #import <Foundation/Foundation.h> int main (int argc, const char * argv[]) { NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init]; NSNumber *number1 = [NSNumber numberwithint: 50]; NSNumber *number2; NSMutableArray *arr = [[NSMutableArray alloc] init]; // 印出 number1 目前的 retain count NSLog(@"retainCount(number1): %lx", (unsigned long)[number1 retaincount]); // 加入陣列後,number1 的 retain count 會加 1 [arr addobject: number1]; NSLog(@"\nnumber1 加入陣列後..."); NSLog(@"retainCount(number1): %lx", (unsigned long)[number1 retaincount]); // 若單純指定 number1 的位址給 number2, 則 number1 的 retain count 不會有變化 number2 = number1; NSLog(@"\nnumber1 指定給 number2 後..."); NSLog(@"retainCount(number1): %lx", (unsigned long)[number1 retaincount]); // 若 number1 從陣列移除後,retain count 會減 1 [arr removeobject: number1]; NSLog(@"\n 從陣列移除後..."); NSLog(@"retainCount(number1): %lx", (unsigned long)[number1 retaincount]); // 將 number1 的 retain count 加 1 [number1 retain]; NSLog(@"\nnumber1 retain 後..."); NSLog(@"retainCount(number1): %lx", (unsigned long)[number1 retaincount]); // pool drain 後, 配置時被加入的 number1, 其 retain count 會被減 1 [pool drain]; NSLog(@"\npool drain 後..."); NSLog(@"retainCount(number1): %lx", (unsigned long)[number1 retaincount]); // 記得要完整的將 number1 的記憶體回收 [number1 release]; } return 0; 21-3

11 學會 Objective-C 的 24 堂課輸出結果 retaincount(number1): 1 number1 加入陣列後... retaincount(number1): 2 number1 指定給 number2 後... retaincount(number1): 2 從陣列移除後... retaincount(number1): 1 number1 retain 後... retaincount(number1): 2 pool drain 後... retaincount(number1): 1 Foundation 物件皆為指標型態, 也就是儲存的是記憶體位址因此具有 * 符號的物件都需要配置記憶體與初始化一開始先建立 number1 並將它初始化, 而 number2 尚未配置記憶體, 因此目前僅儲存 nil 這時候兩變數印出的 retain count 分別為 1 與 0,retainCount 回傳的是物件的參考計數 Objective-C 物件本身, 都存在一個專門計算目前有多少物件參考到自己的機制, 也就是先前所說物件的參考計數因此 number1 物件 retain count 值為 1, 代表目前只有 number1 參考到它而 number2 儲存 nil,nil 表示沒有儲存物件的位址, 也就是它參考的是空位址, 所以 retain count 為 0 當 number1 加入陣列 arr 後, 程式接著印出 number1 的 retain count, 此時 retain count 轉變為 2, 請特別注意 : [arr addobject: number1]; 這個敘述中,number1 做了什麼事呢? 除了將 number1 加入 arr, 成為 arr 的元素外, 也呼叫 number1 的 retain 方法, 此處等同於 : [number1 retain]; 凡事任何 Objective-C 物件加入 Array Dictionary Set... 等集合後, 都會讓 retain count 遞增 1; 若之後從集合中移除, 則此物件的 retain count 會遞減

12 Chapter 21 記憶體管理 number2 = number1; 您這時是否很納悶, 為什麼執行此敘述後,number2 或 number1 並沒有得到標示為 3 的 retain count, 而只有 2 呢? 回想上一段內容所談的, 只有將 Objective-C 物件加入集合才會讓 retain count 加 1, 因此物件間的記憶體位址指派, 只是讓兩個物件指向相同的位址而已小提示再一次強烈提醒, 為什麼 Objective-C 的所有類別都要繼承 NSObject 呢? 其中一個原因是,NSObject 具有下表有關參考計數的方法 : 方法說明 - (NSUInteger)retainCount 回傳物件的參考計數 - (id)retain 將參考計數遞增 1 - (oneway void)release 將參考計數遞減 1 - (id)autorelease 將物件加入 autorelease pool 若物件只使用 alloc 而未再初始化 (init), 則傳送 release 會出現錯誤, 例如 : id anobject = [ObjectType alloc]; [anobject release]; 程式接著將 number1 由 arr 中移除, 因此 retain count 如我們所預料的遞減為 1 這時候再以 retain 方法將 number1 的 retain count 遞增為 2, 接著執行 : [pool drain]; 最後 number1 的 retain count 顯示為 1, 是因為 autorelease pool 機制的作用, 此機制安排在下一個範例介紹為了讓程式不留下記憶體缺口 (memory leak), 我們必須在程式最後呼叫 number1 的 release 方法, 與先前我們對 number1 retain 的敘述相抵, 將此物件佔用的記憶體釋放 21-5

13 學會 Objective-C 的 24 堂課 21.2 Autorelease 與 Autorelease Pool Autorelease pool 在程式中扮演相當重要的角色, 更是記憶體管理的重要一環, 這裡先從它的運作機制談起 pool 如同一張位址表, 表中記錄所有加入此 pool 的物件位址, 當 pool 被 drain 掉後, 記錄中每筆位址對應到的物件, 都會各自執行一次 release 訊息範例程式 memory_number_array1 將示範 autorelease pool 的使用方式範例程式 memory_number_array1 //momory_number_array1 #import <Foundation/Foundation.h> int main (int argc, const char * argv[]) { NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init]; // 以 alloc 的方式配置 number NSNumber *number = [[NSNumber alloc] initwithint: 50]; NSLog(@" 以 alloc 配置 number 後..."); NSLog(@"retainCount(number): %lx", (unsigned long)[number retaincount]); // pool drain 後無影響 [pool drain]; NSLog(@"\npool drain 後..."); NSLog(@"retainCount(number): %lx", (unsigned long)[number retaincount]); pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init]; // 呼叫 autorelease [number autorelease]; NSLog(@"\nnumber 加入 autorelease pool 後..."); NSLog(@"retainCount(number): %lx", (unsigned long)[number retaincount]); // 為了防止 number 被回收, 先將它 retain [number retain]; NSLog(@"\n 將 number retain 後..."); NSLog(@"retainCount(number): %lx", (unsigned long)[number retaincount]); [pool drain]; NSLog(@"\npool drain 後..."); NSLog(@"retainCount(number): %lx", (unsigned long)[number retaincount]); pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init]; // 為了防止 number 被回收, 先將它 retain [[number retain] retain]; [[number autorelease] autorelease]; NSLog(@"\n 將 number 執行兩次 retain, 並且兩次 autorelease 後..."); NSLog(@"retainCount(number): %lx",(unsigned long)[number retaincount]); [pool drain]; 21-6

14 Chapter 21 記憶體管理 drain 後..."); %lx",(unsigned long)[number retaincount]); [number release]; } return 0; 輸出結果以 alloc 配置 number 後... retaincount(number): 1 pool drain 後... retaincount(number): 1 number 加入 autorelease pool 後... retaincount(number): 1 將 number retain 後... retaincount(number): 2 pool drain 後... retaincount(number): 1 將 number 執行兩次 retain, 並且兩次 autorelease 後... retaincount(number): 3 pool drain 後... retaincount(number): 1 試著回想上一個範例程式,[pool drain] 的敘述, 讓 number1 參考計數下降 1 次, 主要是因為它的建立方法為 : NSNumber *number1 = [NSNumber numberwithint: 50]; 這是類別方法而非實體方法, 也是為什麼從 Foundation framework 的章節開始, 就有 + 與 - 分別對應的無 alloc 以及有 alloc 的原因凡事以 + 開頭的類別方法, 大致上建立與初始化物件, 以及回傳此物件的過程, 類似下列範例 : +(id) ClassMethod { id *tempobject = [[ObjectType alloc] init]; return [tempobject autorelease]; } 21-7

15 學會 Objective-C 的 24 堂課第二行敘述代表將 tempobject 加入 autorelease pool 換言之, 回傳的物件已經加入 pool, 意謂它不需考慮 release 問題, 因為執行 [pool drain] 後, 此物件也會收到 release 訊息, 將唯一的參考計數遞減為 0 後被釋放以 - 開頭的實體方法則不同, 此方法必須先以 alloc 配置記憶體後, 才能以 init 繼續完成初始化的動作此方法並沒有對回傳的物件傳送 autorelease 方法, 因此程式設計師必須在使用完畢後, 給予 release 訊息如以下的敘述 : id *tempobject = [[ObjectType alloc] init]; [tempobject release]; 這也是為什麼 autorelease pool 如此重要, 因為程式在開發的過程中, 要考慮所有物件的生命週期等細節相當困難如今利用 autorelease pool 的機制, 以較晚的時間點釋放物件, 換來更好的記憶體操控性與效率非常值得所以這是一個效能與容量之間, 非常好的折衷方案回到範例程式中, 第一個 pool drain 敘述, 說明建立 (alloc) 與初始化 (init) 方法, 能讓物件的參考計數不受到 pool 的控制, 如圖 21-2 所示圖 21-2 alloc 與 init 不受執行 [pool drain] 的影響第二個 [pool drain] 說明 number 以 autorelease 方法加入 pool 後, 會因為 [pool drain] 而讓本身的參考計數遞減, 如圖 21-3 所示圖 21-3 autorelease 對執行 pool drain 的影響第三個 [pool drain] 是比較技巧性的課題, 因為 number 收到兩次 autorelease 訊息, 所以當 [pool drain] 後,number 的參考計數會遞減兩次, 如圖 21-4 所示因此 pool 儲存的記憶體位址可允許重複, 這點必須特別注意 21-8

16 Chapter 21 記憶體管理圖 21-4 當執行 [pool drain] 後,number 的參考計算將為 1 上述參考計數的規則, 並非適合所有 Objective-C 物件, 接下來將介紹不可變更字串常數字串與可變更字串間的差別 21.3 字串常數與字串類別的參考計數我們以範例程式 memory_string 說明字串常數與字串類別的參考計數範例程式 memory_string //memory_string #import <Foundation/Foundation.h> int main (int argc, const char * argv[]) { NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init]; // 建立常數字串 NSString *str1 1."; NSString *str2 = [NSString 2."]; // 建立可變更字串 NSMutableString *str3 = [NSMutableString 3."]; NSMutableArray *arr = [[NSMutableArray alloc] init]; NSLog(@"retain count(str1): %lx", (unsigned long)[str1 retaincount]); NSLog(@"retain count(str2): %lx", (unsigned long)[str2 retaincount]); NSLog(@"retain count(str3): %lx", (unsigned long)[str3 retaincount]); // 將三個字串依序加入陣列 [arr addobject: str1]; [arr addobject: str2]; [arr addobject: str3]; NSLog(@"\n 將三個字串依序加入陣列後 :"); NSLog(@"retain count(str1): %lx",(unsigned long)[str1 retaincount]); NSLog(@"retain count(str2): %lx", (unsigned long)[str2 retaincount]); NSLog(@"retain count(str3): %lx", (unsigned long)[str3 retaincount]); // 將三個字串自陣列中移除 [arr removeobject: str1]; [arr removeobject: str2]; [arr removeobject: str3]; 21-9

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