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Objective-C 基础教程

引言：什么是 Objective-C？
开发环境搭建
第一个程序：Hello, World!
基础语法
- 导入头文件
- #import vs #include
- 日志输出
- 注释
数据类型
- 基本数据类型
- 对象类型 (id)
- NSString (字符串)
- NSArray (数组), NSDictionary (字典), NSNumber (数字)
核心概念：面向对象编程
- 类与对象
- 接口与实现
- 实例变量
- 属性
- 方法
  - 实例方法
  - 类方法
- 消息发送
内存管理
- 手动引用计数
- 自动引用计数 - 现代 Objective-C 的标准
协议
块
总结与学习资源

引言：什么是 Objective-C？

Objective-C（简称 OC）是 Apple 公司的主要编程语言，用于开发 macOS、iOS、iPadOS 和 watchOS 等平台的应用程序。

（图片来源网络，侵删）

它是一门“混血”语言：

C 语言基础：Objective-C 是 C 语言的超集，这意味着任何合法的 C 语言代码，都可以直接在 Objective-C 中编译和运行，它拥有 C 语言的全部特性，如指针、结构体、函数等。
Smalltalk 消息传递：在 C 语言的基础上，Objective-C 添加了面向对象的特性，其核心是“消息传递”（Message Passing），而不是传统的“函数调用”（Function Call），这是它与 C++、Java 等语言最大的不同。

为什么学习它？

开发 Apple 生态应用：如果你想开发原生的 iPhone、iPad、Mac 应用，Objective-C 是必经之路（尽管现在 Swift 更流行，但大量现有项目仍使用 OC）。
理解底层：学习 OC 能让你更深入地理解 Apple 框架（如 Foundation, UIKit）的工作原理。
独特的编程思想：OC 的动态特性和消息传递机制，会给你带来全新的编程视角。

开发环境搭建

现代 Objective-C 开发主要使用 Xcode，这是 Apple 官方提供的集成开发环境。

下载 Xcode：访问 Mac App Store，搜索并免费下载 Xcode。
安装：Xcode 是一个庞大的应用，安装过程可能需要一些时间和空间。
创建新项目：
- 打开 Xcode，选择 "Create a new Xcode project"。
- 选择 "macOS" -> "Command Line Tool"。
- 在 "Language" 选项中，选择 Objective-C。
- 给项目命名,选择一个位置，然后点击 "Create"。

Xcode 会自动为你生成一个基础的 OC 项目结构。

（图片来源网络，侵删）

第一个程序：Hello, World!

Xcode 生成的项目中，通常会有一个 main.m 文件。m 是 Objective-C 源文件的标准后缀。

打开 main.m，你会看到类似这样的代码：

#import <Foundation/Foundation.h>
// int main(int argc, const char * argv[]) {
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // insert code here...
        NSLog(@"Hello, World!");
    }
    return 0;
}

代码解释：

#import <Foundation/Foundation.h>：导入 Foundation 框架，这个框架包含了 OC 的基本类，如 NSString, NSArray, NSObject 等，没有它，我们甚至无法使用 NSLog。
int main(...)：程序的入口点，和 C 语言一样。
@autoreleasepool { ... }：这是一个自动释放池，用于管理内存，我们会在后面的内存管理部分详细解释，只需知道所有需要自动管理的对象都应该放在这里。
NSLog(@"Hello, World!");：在控制台打印日志。这种形式表示一个 OC 字符串对象。NSLog 会自动在输出的末尾添加时间戳和程序信息。

运行程序：点击 Xcode 左上角的播放按钮（▶️），或者按 Cmd + R，在底部的控制台窗口，你将看到输出：

（图片来源网络，侵删）

2025-10-27 10:30:00.123 MyProject[12345:67890] Hello, World!

基础语法

导入头文件

#import <Framework/Header.h>：导入系统框架的头文件。<> 表示在系统路径下查找。
#import "Local/Header.h"：导入你自己项目中的头文件。表示在项目相对路径下查找。

`#import` vs `#include`

#import 是 Apple 对 C 语言 #include 的增强，它的作用和 #include 一样，都是导入文件，但 #import 会确保同一个文件只被导入一次，从而避免了重复包含导致的编译错误，在 OC 中，始终使用 #import。

日志输出

除了 NSLog，你还会看到 printf（来自 C 语言）。

NSLog(@"This is an Objective-C log."); // 输出: 2025-10-27 ... This is an Objective-C log.
printf("This is a C-style log.\n");    // 输出: This is a C-style log.

区别：NSLog 更适合 OC，因为它能更好地处理对象，并附带调试信息。printf 速度稍快，但主要用于 C 风格的输出。

注释

单行注释：// This is a comment
多行注释：/* This is a multi-line comment */

数据类型

基本数据类型

这些和 C 语言完全一样。

int: 整数
float: 单精度浮点数
double: 双精度浮点数
char: 字符
BOOL: 布尔值 (YES/NO, true/false)

int age = 30;
float price = 99.9f;
BOOL isStudent = YES;

对象类型 (`id`)

id 是一个特殊的类型，它可以指向任何 Objective-C 对象，它是一个动态类型，编译时不会检查对象具体是什么类型，只有在运行时才会确定。

id myObject = someObject; // myObject 可以是 NSString, NSArray, 或者任何其他 OC 对象

`NSString` (字符串)

字符串是 OC 中最常用的对象类型之一，它使用符号作为前缀。

// 创建字符串
NSString *greeting = @"Hello"; // 注意：* 表示 greeting 是一个指向 NSString 对象的指针
// 字符串拼接
NSString *name = @"Alice";
NSString *fullGreeting = [greeting stringByAppendingFormat:@", %@", name];
NSLog(@"%@", fullGreeting); // 输出: Hello, Alice
// 使用格式化创建字符串
NSString *anotherGreeting = [NSString stringWithFormat:@"The user is: %@", name];
NSLog(@"%@", anotherGreeting); // 输出: The user is: Alice

`NSArray`, `NSDictionary`, `NSNumber`

这些是 Foundation 框架中常用的集合类。

NSArray (有序数组)：存放一组对象。

// 创建不可变数组
NSArray *fruits = @[@"Apple", @"Banana", @"Orange"];
NSLog(@"First fruit: %@", fruits[0]); // 通过下标访问
// 获取数组元素个数
NSLog(@"Fruit count: %lu", (unsigned long)fruits.count);

NSDictionary (键值对字典)：通过唯一的键来存储值。

// 创建不可变字典
NSDictionary *person = @{
    @"name": @"Bob",
    @"age": @30, // NSNumber
    @"city": @"New York"
};
NSLog(@"Name: %@", person[@"name"]); // 通过键访问

NSNumber (数字包装器)：因为集合类（如 NSArray）只能存放对象，不能存放基本数据类型（如 int, float），所以需要用 NSNumber 将它们包装起来。
```
NSNumber *myAge = @30; // 将 int 30 包装成 NSNumber 对象
NSNumber *myPrice = @19.99; // 将 double 19.99 包装成 NSNumber 对象
```

核心概念：面向对象编程

类与对象

类：创建对象的蓝图或模板，它定义了对象所具有的属性和方法。
对象：类的实例，是一个具体的实体，拥有类定义的属性和方法。

接口与实现

在 OC 中，一个类的定义通常分为两个文件：

.h 文件 (头文件 / Interface / 公共接口)：声明类的公共部分，它告诉外界“这个类有什么”和“它能做什么”。
.m 文件 (实现文件 / Implementation)：实现类的具体逻辑，它告诉外界“这个类具体是怎么做的”。

示例：创建一个 Person 类

Person.h (接口)

#import <Foundation/Foundation.h>
// @interface ... @end 是类的声明块
// Person: NSObject 表示 Person 类继承自 NSObject
// NSObject 是几乎所有 OC 类的根类，提供了最基本的功能
@interface Person : NSObject
// 声明一个属性
// @property 编译器指令，自动生成属性的 getter 和 setter 方法
// NSString *name: 属性类型和名称
// nonatomic: 非原子性，性能更好，是现代 iOS/macOS 开发的默认选择
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
// 声明一个方法
// - (void)sayHello; 表示这是一个实例方法
// (void) 是返回类型，sayHello 是方法名
// 没有参数的方法
- (void)sayHello;
// 带参数的方法
// (void)greet:(NSString *)greeting withName:(NSString *)name;
// 冒号后面跟着参数的类型和名称
- (void)greet:(NSString *)greeting withName:(NSString *)name;
@end

Person.m (实现)

#import "Person.h" // 导入自己的头文件
// @implementation ... @end 是类的实现块
@implementation Person
// 实现 sayHello 方法
- (void)sayHello {
    NSLog(@"Hello, my name is %@.", self.name); // self 指向当前对象本身，类似于 Java/C# 中的 this
}
// 实现 greet:withName: 方法
- (void)greet:(NSString *)greeting withName:(NSString *)name {
    NSLog(@"%@, %@!", greeting, name);
}
@end

实例变量

在 .h 文件中，使用 @property 声明的属性，编译器会自动在 .m 文件中生成一个对应的私有实例变量（ivar），变量名通常为 _name，你通常不需要直接访问 _name，而是通过 self.name（即属性的 getter/setter）来访问。

属性

@property 是一个强大的编译器指令，它为你自动生成：

一个私有的实例变量（如 _name）。
一个 getter 方法（- (NSString *)name）。
一个 setter 方法（- (void)setName:(NSString *)name）。

属性的特性（括号里的内容）：

nonatomic: 非原子性，性能高。
strong: 强引用，表示该属性对它所指向的对象拥有所有权，当对象被赋值给这个属性时，引用计数会 +1，用于对象类型。
weak: 弱引用，表示该属性对它所指向的对象没有所有权，当对象被赋值给这个属性时，引用计数不变，如果对象被销毁，这个属性会自动被置为 nil，常用于 delegate 模式，以避免循环引用。
copy: 复制，当对象被赋值给这个属性时，会调用该对象的 copy 方法创建一个副本，属性指向这个副本，用于可变对象（如 NSMutableString），以防止外部修改影响属性内部值。
assign: 简单赋值，用于基本数据类型（如 int, float, BOOL）和 weak 引用的对象。

方法

实例方法：以 (减号) 开头，作用于单个对象实例，必须先创建对象才能调用。
```
Person *p = [[Person alloc] init];
[p sayHello];
```
类方法：以 (加号) 开头，作用于类本身，不需要创建实例就可以调用。
```
// NSString 的类方法，创建一个空字符串
NSString *emptyString = [NSString string];
```

消息发送

OC 调用方法的方式称为“消息发送”。

语法：[接收者消息]

[p sayHello];：向对象 p 发送 sayHello 消息。
[p greet:@"Hi" withName:@"Charlie"];：向对象 p 发送一个带参数的 greet:withName: 消息，注意，方法名是 greet:withName:，而不是 greet。

点语法

点语法是消息发送的一种简化形式,主要用于属性的 getter 和 setter。

获取属性值（调用 getter）：

NSString *name = p.name; // 等价于 [p name]

设置属性值（调用 setter）：

p.name = @"David"; // 等价于 [p setName:@"David"]

点语法不能用于普通的方法调用！p.sayHello() 是错误的，必须写成 [p sayHello]。

内存管理

现代 Objective-C 默认使用 自动引用计数。

核心思想：每个对象都有一个“引用计数”（Retain Count），当引用计数为 0 时，对象就会被系统自动销毁。

alloc, new, copy, mutableCopy：这些方法创建的对象，引用计数初始为 1。
strong 属性赋值、对象被添加进 NSArray/NSDictionary：对象的引用计数 +1（称为 "retain"）。
strong 属性被赋予新值、对象从 NSArray/NSDictionary 中移除：旧对象的引用计数 -1（称为 "release"）。

你不需要手动 retain 和 release，编译器和运行时会自动帮你管理，你只需要遵守以下规则：

谁创建，谁释放：如果你通过 alloc, new, copy 或 mutableCopy 创建了一个对象，你就拥有它，并且有责任在不再需要时释放它（在现代 ARC 下，这通常是隐式的）。
谁 retain，谁 release：如果你通过 strong 属性或其它方式 retain 了一个对象，当不再需要时，它的引用计数会自动减少。

循环引用

这是 ARC 下最常见的内存泄漏问题，当两个或多个对象互相强引用时，它们的引用计数永远不会变为 0，导致无法被释放。

解决方案：将一方的引用改为 weak。

// A.h
@property (nonatomic, strong) B *b;
// B.h
@property (nonatomic, strong) A *a; // 循环引用！

修正后：

// A.h
@property (nonatomic, strong) B *b;
// B.h
@property (nonatomic, weak) A *a; // B 对 A 的引用是弱引用，打破循环

协议

协议类似于 Java 中的接口或 C++ 中的纯虚类，它定义了一组方法，但不实现这些方法，任何类都可以遵循协议，并实现协议中定义的方法。

用途：实现委托模式。

示例：一个下载器，可以通知它的代理（delegate）下载进度。

DownloadProtocol.h (协议定义)

#import <Foundation/Foundation.h>
// @protocol ... @end 定义协议
// @optional 表示该协议中的方法是可选的，遵循协议的类可以选择性实现
// @required 表示该协议中的方法是必须实现的（默认）
@protocol DownloadProtocol <NSObject>
@optional
- (void)downloadDidFinish:(NSString *)filePath;
- (void)downloadDidFailWithError:(NSError *)error;
@end

Downloader.h (使用协议的类)

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "DownloadProtocol.h"
@interface Downloader : NSObject
@property (nonatomic, weak) id<DownloadProtocol> delegate; // delegate 必须遵循 DownloadProtocol
- (void)startDownload;
@end

Downloader.m (实现)

#import "Downloader.h"
@implementation Downloader
- (void)startDownload {
    NSLog(@"Download started...");
    // 模拟下载完成
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        // 检查 delegate 是否响应这个方法，避免崩溃
        if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(downloadDidFinish:)]) {
            [self.delegate downloadDidFinish:@"/path/to/file.zip"];
        }
    });
}
@end

块

块是 C 语言、C++、Objective-C 和 Swift 中的一个语言特性，它允许你创建一段可以在之后执行的代码，类似于匿名函数或 lambda 表达式。

语法：^ { /* code here */ }

示例：

int (^myBlock)(int, int) = ^(int a, int b) {
    return a + b;
};
int result = myBlock(5, 3);
NSLog(@"Result: %d", result); // 输出: Result: 8

块在异步编程中非常常见，例如网络请求完成后执行的回调代码。

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 在后台线程执行耗时操作
    NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://example.com/data.json"];
    NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        // 回到主线程，更新 UI
        NSString *jsonString = [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];
        NSLog(@"Received JSON: %@", jsonString);
    });
});

总结与学习资源

Objective-C 是 C 语言的超集，添加了 Smalltalk 风格的面向对象特性。
核心是消息传递 ([receiver message])。
类分为 .h (接口) 和 .m (实现)。
使用 @property 简化属性和方法的声明。
ARC (自动引用计数) 是现代 OC 的内存管理标准，只需注意避免循环引用。
协议用于定义接口，常用于委托模式。
块是强大的代码片段，常用于异步回调。

学习资源

官方文档：Apple Developer Documentation (最权威，但内容较多)
书籍：
- Programming with Objective-C (Apple 官方免费电子书)
- Objective-C Programming: The Big Nerd Ranch Guide (经典入门书籍)
在线教程：
- Ray Wenderlich (有大量高质量的 Swift 和 OC 教程)
- Stanford CS193p (Stanford 的 iOS 开发课程，有视频和讲义)
社区：
- Stack Overflow
- V2EX (objc 板块)

希望这份教程能帮助你顺利入门 Objective-C！

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Objective-C 基础教程

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引言：什么是 Objective-C？

开发环境搭建

第一个程序：Hello, World!

基础语法

导入头文件

#import vs #include

日志输出

注释

数据类型

基本数据类型

对象类型 (id)

NSString (字符串)

NSArray, NSDictionary, NSNumber

核心概念：面向对象编程

类与对象

接口与实现

实例变量

属性

方法

消息发送

内存管理

协议

块

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对象类型 (`id`)

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