Objective-C: כל מה שצריך לדעת על שפת המפתח של אפל

אינפורמטק דיגיטל » ניבים » Objective-C: כל מה שצריך לדעת על שפת המפתח של אפל

Objective-C היא אחת מאותן שפות תכנות שלמרות שהן מעט מוצלות לאחרונה על ידי עלייתה של Swift, נותרה כלי חיוני בהיסטוריה ובהווה של תכנות עבור מערכות אפל. אם שמעתם על יצירת אפליקציות עבור iOS או macOS , כמעט בוודאות נתקלתם בשפה זו, שכן היא הייתה אבן הפינה של הפיתוח במערכת האקולוגית של אפל במשך למעלה משני עשורים.

במאמר זה, נחקור את כל מה שצריך לדעת כדי להבין את Objective-C : המאפיינים הייחודיים ביותר שלה, מקורותיה, היכן היא נמצאת בשימוש כיום, וכיצד היא משתווה לחלופות כמו Swift. תראו גם דוגמאות מעשיות שיעזרו לכם להבין את התחביר, המבנה והיכולות שלה, כמו גם היבטים מרכזיים של ניהול זיכרון, הפרדיגמה מונחה עצמים, פרוטוקולים ועוד. התכוננו, כי אנחנו הולכים להתעמק בכל פינה בשפה המרתקת הזו.

מה זה Objective-C?

Objective-C היא שפת תכנות מונחית עצמים שנועדה להרחיב את שפת C, ולהעניק לה יכולות אופייניות לשפות מבוססות עצמים, במיוחד אלו בהשראת Smalltalk. מקורותיה מתוארכים לשנות ה-1980, הודות לבראד קוקס ולתאגיד StepStone, במטרה לספק ל-C מערכת העברת הודעות בסגנון Smalltalk שתאפשר גמישות ומודולריות רבה יותר בתכנות.

בניגוד ל-C טהור , Objective-C מאפשר לך ליצור ולתפעל אובייקטים, כלומר אתה יכול לבנות את הקוד שלך סביב ישויות המכילות גם נתונים וגם פונקציות קשורות. זה שימושי במיוחד בפיתוח יישומים מורכבים, מכיוון שהוא מקדם ארגון קוד, שימוש חוזר ותחזוקה.

אחד ההישגים הגדולים של Objective-C הוא שהתחביר והתפעול שלה מאפשרים שילוב של קוד שנכתב ב-C עם פונקציונליות מונחה עצמים , ובכך מקלים על המעבר מפרויקטים קיימים של C ושילוב תכונות חדשות ומתקדמות הרבה יותר.

היסטוריה ואבולוציה של Objective-C

מקורותיה של Objective-C נעוצים בשנות ה-80, כאשר בראד קוקס וטום לאב, מפתחי תוכנה ב-StepStone, זיהו את הצורך להוסיף ל-C יכולות דומות לאלו של Smalltalk, שהייתה השפה המובילה בתכנות מונחה עצמים באותה תקופה. כוונתם הייתה למזג את העוצמה, המהירות והפופולריות של C עם הגמישות של Smalltalk, וליצור שפה היברידית המציעה את הטוב שבשני העולמות.

הגרסה הראשונית שוחררה בשנת 1984 ואומצה מאוחר יותר על ידי חברות כמו NeXT, החברה שנוסדה על ידי סטיב ג'ובס לאחר עזיבתו הזמנית את אפל. NeXT שילבה את Objective-C כשפה העיקרית של מערכת ההפעלה NeXTSTEP שלה, והניחה את היסודות למה שיהפוך מאוחר יותר ל-macOS ו-iOS כאשר אפל רכשה את NeXT בסוף שנות ה-90.

מאז, ובמשך כמעט שלושים שנה, Objective-C הייתה הסטנדרט הבלתי מעורער לפיתוח תוכנה על מערכות ההפעלה של אפל. בשנת 2014, אפל הכריזה על Swift כשפת הייחוס החדשה שלה לפיתוח אפליקציות, אך Objective-C נותרה חלק חיוני מהמערכת האקולוגית, במיוחד לתחזוקת יישומים קיימים ולגישה ל-APIs ומסגרות מדור קודם שטרם עברו הובלת אפליקציות.

נכון לעכשיו , למרות ש-Swift שולטת בפיתוח אפליקציות חדשות, Objective-C נותרה חיונית עבור צוותים שעובדים על בסיסי קוד ישנים יותר, מסגרות שלא הותאמו ל-Swift, וכגשר עבור פרויקטים חוצי פלטפורמות מסוימים.

למה משמש Objective-C?

Objective-C בולטת במיוחד כשפת התכנות העיקרית בה משתמשת אפל עבור מערכות ההפעלה macOS ו-iOS, כמו גם עבור המסגרות הניידות הפופולריות ביותר שלה: Cocoa ו-Cocoa Touch. מהממשק הגרפי של מק ועד לאפליקציות המובייל המורכבות ביותר עבור אייפון ואייפד, Objective-C אפשרה יצירת תוכנה חזקה, יעילה וקלה לתחזוקה.

אחד היתרונות העיקריים שלה הוא שהיא מאפשרת שילוב של קוד C וקוד מונחה עצמים , מה שמאפשר שימוש בספריות C בפרויקטים מודרניים, דבר שימושי במיוחד ביישומים הדורשים ביצועים מקסימליים או שילוב עם קוד מדור קודם.

כמה מהשימושים הבולטים ביותר של Objective-C כוללים:

• פיתוח אפליקציות מקוריות עבור iOS ו-macOS: אפילו כיום, מספר לא מבוטל של אפליקציות בחנות האפליקציות נכתבות, חלקן או כולן, ב-Objective-C.
• גישה ל-API של אפל מדור קודם: תכונות מערכת רבות זמינות רק בשפה זו, מה שהופך אותה לחיונית לתחזוקה ושיפור פרויקטים ארוכי טווח.
• מסגרות וספריות קנייניות: מקובל שצוותי פיתוח גדולים ימשיכו לתחזק ספריות Objective-C לשם יעילות ותאימות.
• תאימות עם GNUstep ופלטפורמות אחרות: בנוסף לאפל, יישומים אחרים כמו GNUstep מאפשרים שימוש ב-Objective-C במערכות שאינן של אפל.

המאפיינים העיקריים של Objective-C

Objective-C מציעה מספר תכונות המוערכות מאוד על ידי מתכנתים, במיוחד אלו המגיעות מעולם ה-C. להלן, נסקור את החשובות ביותר כדי להבין מה מייחד אותה בהשוואה לשפות אחרות:

• שפה מוכוונת עצמים: הכל סובב סביב אובייקטים, מה שמאפשר הגדרה של מחלקות, ירושה, פולימורפיזם ואנקפסולציה, כמו גם חלוקת קוד ברורה.
• קבוצת-על של C: זה שומר על כל הפונקציונליות של C, ומאפשר הכללה של מערכי הוראות מסורתיים (כגון while, for, do-while) ולתפעל נתונים פרימיטיביים לצד אובייקטים.
• מסרים בסגנון סמול טוק: קריאה למתודה מתבצעת על ידי שליחת הודעות לאובייקטים, מה שמספק גמישות ודינמיות רבות לפיתוח.
• ניהול זיכרון מפורש: בניגוד לשפות מודרניות עם ניהול זיכרון אוטומטי, Objective-C דורשת מהמתכנת לשלוט ביצירה ובשחרור של כל אובייקט, אם כי מאז 2011 עם הגעת ARC (ספירת הפניות אוטומטית), משימה זו פושטה משמעותית.
• תמיכה בספריית C: זה מאפשר לך לעשות שימוש חוזר בספריות שנכתבו ב-C, מה שמקל על שילוב קוד ישן ומשפר את הביצועים בעת הצורך.
• תמיכה בפרוטוקולים וקטגוריות: ניתן להגדיר ממשקים מופשטים באמצעות פרוטוקולים, ולהוסיף מתודות נוספות למחלקות קיימות באמצעות קטגוריות.

תחביר ומבנים בסיסיים של Objective-C

התחביר של Objective-C הוא אחד המאפיינים המגדירים אותו, ולמרות שהוא עשוי להיראות מוזר במבט ראשון (במיוחד סימון הסוגריים לשליחת הודעות), הוא די הגיוני וישיר ברגע שמתרגלים אליו. הנה סקירה של המרכיבים המרכזיים:

• הצהרת משתנים וטיפוסים פרימיטיביים: בדיוק כמו ב-C, ניתן להצהיר על משתנים פשוטים כמו int, float o charעבור אובייקטים, כוכבית מופיעה לפני שם המשתנה (MyClass *objeto;).
• שליחת הודעות: כדי לקרוא למתודה של אובייקט, משתמשים בתחביר הסוגריים: ;
• שיעורים ושיטות: הגדרת המחלקה תופסת שני קבצים: הממשק (.h) והיישום (.m). נעשה שימוש בהנחיות @interface y @implementation.
• נכסים: הם מוגדרים עם @property ובדרך כלל מלווים ב @synthesize כדי ליישם שיטות getter ו-setter באופן אוטומטי.
• שליטה דה flujo: משפטי C הקלאסיים קיימים: if, else, switch, while, for.
• סוגי אוספים: ישנם אובייקטים עבור רשימות (NSArray, NSMutableArray), מילונים (NSDictionary, NSMutableDictionary) וקבוצות (NSSet, NSMutableSet).

מערכת זו מאפשרת למפתחים לרשת חלק מהלוגיקה של C, אך מוסיפה שכבה של הפשטה ומודולריות המוערכת מאוד בפרויקטים גדולים.

דוגמה מעשית: שלום עולם ב-Objective-C

בואו נראה איך תיראה דוגמה בסיסית ב-Objective-C להדפסת "Hello World" לקונסולה:

#import <Foundation/Foundation.h>

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        NSLog(@"Hola Mundo");
    }
    return 0;
}

בקטע זה אנו רואים מספר אלמנטים:

• #יְבוּא : מייבא את מסגרת האובייקטים הליבה של אפל.
• @autoreleasepool: הכרחי לניהול זיכרון אובייקטים, במיוחד כאשר לא משתמשים ב-ARC.
• NSLog: פונקציה להצגת מידע בקונסולה, שווה ערך ל- printf ב-C אך מותאם ל-Objective-C.

פרדיגמה מוכוונת עצמים ב-Objective-C

Objective-C מאמצת באופן מלא את הפרדיגמה מונחית-עצמים , ומאפשרת לך לעבוד עם מחלקות, אובייקטים, ירושה, אנקפסולציה ופולימורפיזם. כל מחלקה יכולה להגדיר משתני מופע, מתודות ומאפיינים משלה, וניתן להרחיב אותה באמצעות תת-מחלקות כדי לרשת ולשנות התנהגויות.

יתר על כן, תכונה ייחודית היא היכולת לשלוח הודעות באופן דינמי לאובייקטים, מה שמעדיף פיתוח של תוכניות גמישות ביותר עם יכולת הסתגלות בזמן ריצה, רעיון שירש ישירות מ-Smalltalk.

כמו כן ראוי לציין את היכולת לארגן קוד באמצעות קטגוריות , המאפשרות הוספת פונקציונליות נוספת למחלקות קיימות מבלי ליצור תת-מחלקות, ופרוטוקולים , המאפשרים להגדיר חוזי מתודה שמחלקות יכולות לאמץ, בדומה לממשקים בשפות אחרות.

קטגוריות והרחבות ב-Objective-C

קטגוריות הן אחד הכלים החזקים ביותר להרחבת הפונקציונליות של מחלקה מבלי לשנות את הקוד המקורי שלה או ליצור תת-מחלקות. הן מאפשרות לך להוסיף מתודות נוספות לכל מחלקה, גם אם אין לך גישה למימוש שלה, וזה שימושי ביותר לארגון בסיסי קוד גדולים או יישום פונקציונליות פרטית.

מצידם, הרחבות (או "הרחבות מחלקה") משמשות להצהרת מתודות ומאפיינים פרטיים בתוך יישום המחלקה עצמו, ובכך מאפשרות כיסוי והסתרה טובים יותר של פרטים פנימיים.

פרוטוקולים ב-Objective-C

פרוטוקולים מתפקדים כחוזים מופשטים המגדירים מתודות שמחלקות יכולות לאמץ וליישם. לפיכך, כל מחלקה יכולה לציין את דבקותה בפרוטוקול מסוים ולהתחייב ליישם את המתודות שלו. זה מספק גמישות רבה ועוזר למלא דפוסים כמו האצלת סמכויות, הנפוצים כל כך בפיתוח אפליקציות iOS ו-macOS.

לדוגמה, פרוטוקול עשוי לציין שיטות כגון turnOnEngine o beNiceToSister:, ומעמדות שונים יוכלו לאמץ פרוטוקולים אלה אם הם מעוניינים בפונקציונליות זו.

ניהול זיכרון: שמירה, שחרור ו-ARC

ב-Objective-C, ניהול זיכרון היה באופן מסורתי אחד האתגרים הגדולים ביותר עבור מתכנתים. לפני הופעת ARC ( Automatic Reference Counting ), היה צורך לשלוט ידנית בשמירה ובדיאלוקציה של כל אובייקט, מה שהגביר את הסיכון לדליפות זיכרון ושגיאות קשות לגילוי.

המחזור הבסיסי מורכב מ:

• צור את האובייקט (alloc).
• השתמש באובייקט.
• שחררו את החפץ (release o autorelease).

עם ARC, אשר שולב ב-Xcode 4.2 וב-iOS 4, המהדר עצמו מוסיף אוטומטית את הוראות retain , release ו- autorelease , מה שמפשט באופן דרסטי את חיי המפתח ומקרב את Objective-C לחוויית איסוף הזבל של שפות אחרות.

מאפיינים ותכונות: בקרת גישה וזיכרון

לאס מאפיינים ב-Objective-C מוצהרים על ידי @property וניהולו מתחזק באמצעות מאפיינים שונים, אשר שולטים באופן שבו כל ערך מאוחסן ונגיש. המאפיינים העיקריים הם:

• לְהַקְצוֹת: מקצה ערך ישירות, מבלי לשמור או לשחרר את האובייקט (משמש בדרך כלל עבור טיפוסים פרימיטיביים או הפניות חלשות).
• לִשְׁמוֹר: שומר על הפניה חזקה לאובייקט, ומגדיל את המונה בכל פעם שהוא מוקצה.
• עותק: יוצר עותק של האובייקט שהוקצה, שימושי עבור מחרוזות טקסט או אובייקטים בלתי ניתנים לשינוי.
• חַלָשׁ: הוצג עם ARC, מגדיר הפניה חלשה המוגדרת אוטומטית ל- nil כאשר החפץ המקורי משתחרר.
• חָזָק: הפניה חזקה מבטיחה שכל עוד המאפיין קיים, האובייקט יהיה זמין בזיכרון.

פירוט זה מאפשר למפתחים לייעל את צריכת המשאבים ולמנוע שגיאות גישה לזיכרון.

השוואה: Objective-C לעומת Swift

מאז 2014, פיתוח עבור המערכת האקולוגית של אפל מאופיין בקיום משותף של Objective-C ו-Swift . לשתי השפות יש חוזקות וחולשות, והבחירה תלויה במידה רבה בסוג הפרויקט ובניסיון של צוות הפיתוח.

היתרונות העיקריים של Objective-C כוללים:

• תאימות ישירה עם C ו-C++: זה מאפשר לך לשלב קוד ציווי וקוד מונחה עצמים, דבר המוערך מאוד ביישומים הדורשים ביצועים גולמיים.
• בגרות ויציבות: זוהי שפה שנבדקה במשך שנים, עם קהילה גדולה ותיעוד רב.
• דִינָמִיוּת: מערכת המסרים וההשתקפות שלה מאפשרת לך לשנות את התנהגות היישומים בזמן ריצה.

סוויפט, מצידו, תורם:

• ערבויות אבטחה גדולות יותר: הודות להקלדה סטטית, טיפול בשגיאות וניהול זיכרון מודרני.
• תחביר ברור ותמציתי יותר: זה מקל על כתיבה ותחזוקה של קוד, במיוחד עבור אלו שאינם מגיעים מעולם ה-C.
• כלים מודרניים: תמיכה מצוינת עבור מרחבי שמות, פיתוח אינטראקטיבי עם Playgrounds ותבניות פונקציונליות.

במבט קדימה, הכל מצביע על כך ש-Swift תמשיך לצבור תאוצה, אך Objective-C יישאר רלוונטי בפרויקטים גדולים מדור קודם וביכולת פעולה הדדית עם מסגרות ישנות יותר.

יתרונות וחסרונות של Objective-C לעומת Swift

כדאי לבחון כמה נקודות מפתח שעשויות להשפיע על בחירת שפה זו או אחרת:

• מטרה-ג:
  • מאפשר לך לעבוד ביעילות עם ספריות C ו-C++.
  • הוא מציע תכונות דינמיות, כגון שינוי התנהגות של מתודות, המאפשרות לך לשנות התנהגות בזמן ריצה.
  • תואם למסגרות בינאריות קיימות ולספריות של צד שלישי.
  • עם זאת, יש לו מרחב שמות קטן, מה שעלול להוביל להתנגשויות בפרויקטים גדולים ולשגיאות שקשה לפתור באגים.
  • התחביר עשוי להיראות מורכב ומיושן למתכנתים חדשים.
• מָהִיר:
  • הקלדה סטטית ותחביר מודרני מגבירים את האבטחה והפרודוקטיביות.
  • תמיכה מתקדמת עבור תבניות פונקציונליות וניהול קוד אינטראקטיבי עם Playgrounds.
  • קומפילציה איטית יותר בפרויקטים גדולים וחוסר יציבות מסוים בפורמטים של מודולים או יכולת פעולה הדדית עם C++.

יסודות מעשיים ודוגמאות קוד

עבור אלו שחדשים ב-Objective-C, ייתכן שיהיה מועיל לסקור כמה דוגמאות מעשיות של השימוש בו בפרויקטים מהעולם האמיתי. להלן מספר מבנים ומושגים מרכזיים:

הצהרת מחלקות ומתודות

// Archivo de cabecera: MyClass.h
#import <Foundation/Foundation.h>

@interface MyClass : NSObject
@property int contador;
- (void)incrementar;
@end

// Archivo de implementación: MyClass.m
#import "MyClass.h"

@implementation MyClass
- (void)incrementar {
    self.contador++;
}
@end

בדוגמה זו, MyClass יורש מ- NSObject , מחלקת השורש של רוב האובייקטים ב-Cocoa.

שימוש במערכים ובמילונים

NSArray *array = @;
NSString *elemento = array; // "dos"

NSDictionary *diccionario = @{ @"clave1": @"valor1", @"clave2": @"valor2" };
NSString *valor = diccionario; // "valor1"

לולאות ומבני בקרה

for (int i = 0; i < 5; i++) { NSLog(@"Iteración %d", i); } if (array.count > 2) {
    NSLog(@"El array tiene más de dos elementos");
}

ניהול זיכרון קלאסי (ללא ARC)

MyClass *objeto =  init];
// Se usa el objeto
; // Liberar cuando termine de usarse

תאימות ופלטפורמות נתמכות

למרות ש-Objective-C היא חלק בלתי נפרד מהמערכת האקולוגית של אפל, יישומים כמו GNUstep מאפשרים פיתוח עם שפה זו בפלטפורמות אחרות, כולל לינוקס ו-Windows. עם זאת, השימוש בה מחוץ לסביבות macOS ו-iOS מוגבל מאוד וקשור בדרך כלל לפרויקטים נישה או יכולת פעולה הדדית עם קוד מדור קודם. מהי Objective-C?

בתוך אפל, Objective-C נשאר נתמך בכל הגרסאות המודרניות של macOS, iOS, iPadOS, tvOS ו-watchOS, והוא אופציה בת קיימא הן ב-Xcode והן בכלי שורת פקודה.

משאבים ולמידה של Objective-C

עבור אלו שרוצים ללמוד או לשפר את כישורי Objective-C שלהם, יש שפע של חומרים, הדרכות וקורסים מקוונים זמינים. מפלטפורמות אוניברסיטאיות ובתי ספר להכשרה טכנית ועד ערוצי וידאו ותיעוד רשמי של אפל, הלמידה קלה ומגוונת. למד כיצד להפוך למפתח אפליקציות מובייל מצליח.

בין האפשרויות הנפוצות ביותר לאימון ניתן למנות:

• סרטוני הסבר.
• ספרים אלקטרוניים ומדריכים מעשיים.
• הדרכות שלב אחר שלב, גם טקסט וגם וידאו.
• קהילות מפתחים מקוונות ופורומים טכניים.
• קורסים בפלטפורמות ייעודיות החל מרמות בסיסיות ועד מתקדמות.

בנוסף, רבות מהפלטפורמות הללו מציעות הסמכות למי שמשלים את תוכניות ההכשרה שלהם, דבר שיכול להיות יתרון כשמחפשים עבודה בתחום.

למה ללמוד Objective-C היום?

ייתכן שזה נראה חסר טעם ללמוד את Objective-C בימים אלה, במיוחד אם המטרה העיקרית שלכם היא להתחיל בפרויקטים חדשים. עם זאת, שליטה בו עדיין מומלצת מאוד אם אתם מתכוונים לעבוד בחברות עם בסיסי קוד מדור קודם, לתחזק יישומים שכבר נמצאים בתהליכי ייצור, או אם אתם נמשכים לתפקוד הפנימי של פלטפורמות אפל. התאימות של Objective-C עם Swift מאפשרת לשתי השפות להתקיים יחד באותו פרויקט, מה שמקל על הגירה הדרגתית של יישומים מבלי שיהיה צורך לבנות מחדש הכל מאפס.

יתר על כן, העובדה ש- Objective-C נותר אמת מידה טכנית בהיבטים רבים של פיתוח iOS ו-macOS מבטיחה את הרלוונטיות שלו בשוק העבודה, במיוחד עבור פרופילים בכירים ותפקידי מנהיגות אדריכליים או טכניים.

לאורך המסע הזה, ראיתם כיצד שפת Objective-C סימנה נקודת מפנה בפיתוח תוכנה של אפל, וכיצד הפילוסופיה שלה, המבוססת על הרחבת שפת C ושילוב פרדיגמות מונחות עצמים, אפשרה יצירת יישומים חזקים, גמישים ובעלי יכולת הסתגלות גבוהה. למרות שהפופולריות של Swift דיחקה במידה מסוימת את השימוש בה, שליטה ב-Objective-C נותרה נכס בסיסי לכל מפתח שרוצה לנווט במערכת האקולוגית של אפל בקלות ולהתמודד עם האתגרים של תכנות מודרני ותחזוקת פרויקטים גדולים. בין אם מסיבות תאימות, ארכיטקטורות מדור קודם, או פשוט מתוך סקרנות טכנית, לימוד Objective-C פותח דלת להיסטוריה ולהווה של מחשוב צרכני.