Objective-C: Wszystko, co musisz wiedzieć o kluczowym języku Apple

Informatec Digital » Frazeologia » Objective-C: Wszystko, co musisz wiedzieć o kluczowym języku Apple

Objective-C to jeden z tych języków programowania, który – choć ostatnio nieco przyćmiony przez rozwój Swifta – pozostaje kluczowym narzędziem w historii i teraźniejszości programowania dla systemów Apple. Jeśli słyszałeś o tworzeniu aplikacji na iOS lub macOS , prawie na pewno zetknąłeś się z tym językiem, ponieważ od ponad dwóch dekad stanowi on fundament rozwoju w ekosystemie Apple.

W tym artykule omówimy wszystko, co musisz wiedzieć, aby zrozumieć Objective-C : jego najbardziej charakterystyczne cechy, genezę, obecne zastosowania i porównanie z alternatywami, takimi jak Swift. Zobaczysz również praktyczne przykłady, które pomogą Ci zrozumieć jego składnię, strukturę i możliwości, a także kluczowe aspekty zarządzania pamięcią, paradygmat obiektowy, protokoły i wiele więcej. Przygotuj się, bo zagłębimy się w każdy zakątek tego fascynującego języka.

Czym jest Objective-C?

Objective-C to obiektowy język programowania, zaprojektowany w celu rozszerzenia języka C, dając mu możliwości typowe dla języków obiektowych, zwłaszcza tych inspirowanych Smalltalkiem. Jego początki sięgają lat 1980. XX wieku, za sprawą Brada Coxa i StepStone Corporation, a celem było wyposażenie języka C w system komunikacji w stylu Smalltalka, który zapewniłby większą elastyczność i modułowość programowania.

W przeciwieństwie do czystego języka C , Objective-C pozwala tworzyć obiekty i manipulować nimi, co oznacza, że ​​można strukturować kod wokół encji zawierających zarówno dane, jak i powiązane funkcje. Jest to szczególnie przydatne w tworzeniu złożonych aplikacji, ponieważ sprzyja organizacji kodu, jego ponownemu wykorzystaniu i łatwości utrzymania.

Jednym z największych osiągnięć Objective-C jest to, że jego składnia i działanie pozwalają na łączenie kodu napisanego w C z funkcjonalnościami obiektowymi , ułatwiając w ten sposób przejście z istniejących projektów C i integrację nowych, znacznie bardziej zaawansowanych funkcji.

Historia i ewolucja Objective-C

Początki Objective-C sięgają lat 80. XX wieku, kiedy Brad Cox i Tom Love, programiści w StepStone, dostrzegli potrzebę rozszerzenia możliwości języka C o funkcje podobne do tych, jakie oferował Smalltalk, wiodący wówczas język programowania obiektowego. Ich intencją było połączenie mocy, szybkości i popularności języka C z elastycznością Smalltalka, tworząc język hybrydowy, który oferowałby to, co najlepsze z obu światów.

Pierwsza wersja systemu została wydana w 1984 roku i później została wdrożona przez firmy takie jak NeXT, założona przez Steve'a Jobsa po jego tymczasowym odejściu z Apple. NeXT zintegrował Objective-C jako główny język swojego systemu operacyjnego NeXTSTEP, kładąc podwaliny pod to, co później, po przejęciu NeXT przez Apple pod koniec lat 90., stało się systemem macOS i iOS.

Od tego czasu i przez prawie trzydzieści lat Objective-C był niekwestionowanym standardem w tworzeniu oprogramowania na systemy operacyjne Apple. W 2014 r. Apple ogłosiło Swift jako swój nowy język referencyjny do tworzenia aplikacji, ale Objective-C pozostał istotną częścią ekosystemu, szczególnie w celu utrzymania istniejących aplikacji i dostępu do starszych interfejsów API i struktur, które nie zostały jeszcze zmigrowane.

Chociaż obecnie Swift dominuje w tworzeniu nowych aplikacji, Objective-C pozostaje językiem niezbędnym dla zespołów pracujących na starszych bazach kodu, w ramach struktur, które nie zostały dostosowane do Swifta, a także jako pomost dla niektórych projektów międzyplatformowych.

Do czego służy Objective-C?

Objective-C wyróżnia się szczególnie jako podstawowy język programowania używany przez Apple w systemach operacyjnych macOS i iOS, a także w najpopularniejszych natywnych frameworkach: Cocoa i Cocoa Touch. Od graficznego interfejsu Maca po najbardziej złożone aplikacje mobilne na iPhone'a i iPada, Objective-C ułatwia tworzenie solidnego, wydajnego i łatwego w utrzymaniu oprogramowania.

Jedną z jego głównych zalet jest to, że pozwala na mieszanie kodu C i kodu obiektowego , co pozwala na stosowanie bibliotek C w nowoczesnych projektach, co jest szczególnie przydatne w aplikacjach wymagających maksymalnej wydajności lub integracji ze starszym kodem.

Do najpopularniejszych zastosowań Objective-C należą:

• Tworzenie aplikacji natywnych dla systemów iOS i macOS: Nawet dzisiaj spora liczba aplikacji dostępnych w App Store została napisana, częściowo lub w całości, w Objective-C.
• Dostęp do starszych interfejsów API Apple: Wiele funkcji systemu dostępnych jest wyłącznie w tym języku, co sprawia, że ​​jest on niezbędny do utrzymania i udoskonalania długoterminowych projektów.
• Frameworki i biblioteki zastrzeżone: Duże zespoły programistyczne często kontynuują utrzymywanie bibliotek Objective-C w celu zapewnienia wydajności i kompatybilności.
• Zgodność z GNUstep i innymi platformami: Oprócz systemów Apple, także inne implementacje, takie jak GNUstep, umożliwiają używanie Objective-C na systemach innych niż Apple.

Główne cechy Objective-C

Objective-C oferuje szereg funkcji wysoko cenionych przez programistów, zwłaszcza tych ze świata C. Poniżej przedstawiamy przegląd najważniejszych z nich, aby zrozumieć, co wyróżnia Objective-C na tle innych języków programowania:

• Język obiektowy: Wszystko kręci się wokół obiektów, co pozwala na definiowanie klas, dziedziczenie, polimorfizm i hermetyzację, a także na wyraźny podział kodu.
• Nadzbiór języka C: Zachowuje wszystkie funkcjonalności języka C, umożliwiając włączenie tradycyjnych zestawów instrukcji (takich jak while, for, do-while) i manipulować danymi pierwotnymi wraz z obiektami.
• Wiadomości w stylu Smalltalk: Wywoływanie metod odbywa się poprzez wysyłanie komunikatów do obiektów, co zapewnia dużą elastyczność i dynamikę rozwoju.
• Jawne zarządzanie pamięcią: W odróżnieniu od nowoczesnych języków z automatycznym zarządzaniem pamięcią, Objective-C wymaga od programisty kontrolowania tworzenia i zwalniania każdego obiektu, aczkolwiek od 2011 r., wraz z pojawieniem się ARC (Automatic Reference Counting), zadanie to zostało znacznie uproszczone.
• Wsparcie biblioteki C: Umożliwia ponowne wykorzystanie bibliotek napisanych w języku C, ułatwiając integrację starego kodu i zwiększając wydajność w razie potrzeby.
• Wsparcie dla protokołów i kategorii: Można definiować abstrakcyjne interfejsy za pomocą protokołów i dodawać dodatkowe metody do istniejących klas za pomocą kategorii.

Podstawowa składnia i struktury Objective-C

Składnia Objective-C jest jedną z jego charakterystycznych cech i choć na pierwszy rzut oka może wydawać się dziwna (zwłaszcza notacja nawiasowa do wysyłania komunikatów), po przyzwyczajeniu się okazuje się całkiem logiczna i prosta. Oto opis kluczowych elementów:

• Deklaracja zmiennych i typów prymitywnych: Podobnie jak w języku C, można deklarować proste zmienne, takie jak int, float o charW przypadku obiektów przed nazwą zmiennej stosuje się gwiazdkę (MyClass *objeto;).
• Wysyłanie wiadomości: Aby wywołać metodę obiektu, należy użyć składni nawiasów: ;
• Klasy i metody: Definicja klasy zajmuje dwa pliki: interfejs (.h) i wdrożenie (.m). Dyrektywy są używane @interface y @implementation.
• Propiedades: Są one zdefiniowane za pomocą @property i zwykle towarzyszą im @synthesize aby automatycznie zaimplementować metody getter i setter.
• Kontrola przepływu: Obecne są klasyczne instrukcje języka C: if, else, switch, while, for.
• Typy kolekcji: Istnieją obiekty dla list (NSArray, NSMutableArray), słowników (NSDictionary, NSMutableDictionary) i zestawów (NSSet, NSMutableSet).

System ten pozwala programistom odziedziczyć część logiki języka C, ale dodaje warstwę abstrakcji i modułowości, co jest bardzo cenne w przypadku dużych projektów.

Przykład praktyczny: Hello World w Objective-C

Zobaczmy, jak wyglądałby podstawowy przykład w Objective-C wyświetlający na konsoli komunikat „Hello World”:

#import <Foundation/Foundation.h>

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

W tym fragmencie widzimy kilka elementów:

• #import : Importuje podstawową infrastrukturę obiektów Apple.
• @autoreleasepool: Konieczne do zarządzania pamięcią obiektów, zwłaszcza gdy nie jest używany ARC.
• NSLog: Funkcja umożliwiająca wyświetlanie informacji w konsoli, równoważna printf w języku C, ale dostosowane do Objective-C.

Paradigmat obiektowy w Objective-C

Objective-C w pełni przyjmuje paradygmat obiektowy , umożliwiając pracę z klasami, obiektami, dziedziczeniem, hermetyzacją i polimorfizmem. Każda klasa może definiować zmienne instancji, własne metody i właściwości, a także może być rozszerzana poprzez podklasy w celu dziedziczenia i modyfikowania zachowań.

Ponadto unikalną cechą jest możliwość dynamicznego wysyłania wiadomości do obiektów, co sprzyja tworzeniu niezwykle elastycznych programów z możliwością dostosowania się do środowiska wykonawczego — idei odziedziczonej bezpośrednio po Smalltalku.

Na uwagę zasługuje również możliwość organizacji kodu za pomocą kategorii , co pozwala na dodawanie dodatkowej funkcjonalności do istniejących klas bez konieczności tworzenia podklas, a także protokoły , które umożliwiają definiowanie kontraktów metod, które klasy mogą przyjmować, podobnie jak interfejsy w innych językach.

Kategorie i rozszerzenia w Objective-C

Kategorie to jedno z najpotężniejszych narzędzi do rozszerzania funkcjonalności klasy bez modyfikowania jej oryginalnego kodu ani tworzenia podklas. Umożliwiają one dodawanie dodatkowych metod do dowolnej klasy, nawet jeśli nie masz dostępu do jej implementacji, co jest niezwykle przydatne przy porządkowaniu dużych baz kodu lub implementacji prywatnych funkcjonalności.

Rozszerzenia (lub „rozszerzenia klas”) z kolei służą do deklarowania prywatnych metod i właściwości wewnątrz implementacji klasy, umożliwiając w ten sposób większą hermetyzację i ukrycie szczegółów wewnętrznych.

Protokóły w Objective-C

Protokoły funkcjonują jak abstrakcyjne kontrakty , które definiują metody, które klasy mogą przyjmować i implementować. Dzięki temu każda klasa może zadeklarować zgodność z określonym protokołem i zobowiązać się do implementacji jego metod. Zapewnia to dużą elastyczność i pomaga w spełnieniu wzorców takich jak delegowanie, tak powszechnych w tworzeniu aplikacji na iOS i macOS.

Na przykład protokół może określać takie metody, jak: turnOnEngine o beNiceToSister:i różne klasy mogłyby przyjąć te protokoły, gdyby były zainteresowane taką funkcjonalnością.

Zarządzanie pamięcią: zachowanie, zwolnienie i ARC

W Objective-C zarządzanie pamięcią tradycyjnie stanowiło jedno z największych wyzwań dla programistów. Przed pojawieniem się ARC ( Automatic Reference Counting ) konieczne było ręczne kontrolowanie retencji i dealokacji każdego obiektu, co zwiększało ryzyko wycieków pamięci i trudnych do wykrycia błędów.

Podstawowy cykl składa się z:

• Utwórz obiekt (alloc).
• Użyj obiektu.
• Zwolnij obiekt (release o autorelease).

Dzięki ARC, które zaimplementowano w Xcode 4.2 i iOS 4, kompilator sam automatycznie wstawia instrukcje retain , release i autorelease , radykalnie upraszczając życie programisty i zbliżając Objective-C do wrażeń znanych z innych języków programowania wykorzystujących zbieranie śmieci.

Właściwości i atrybuty: kontrola dostępu i pamięć

Te Właściwości w Objective-C są deklarowane przez @property a jego zarządzanie jest wzmacniane przez różne atrybuty, które kontrolują sposób przechowywania i uzyskiwania dostępu do każdej wartości. Główne atrybuty to:

• przydzielać: Przypisuje wartość bezpośrednio, bez zachowywania lub zwalniania obiektu (zwykle stosowane w przypadku typów prymitywnych lub słabych odniesień).
• zachować: Utrzymuje silne odniesienie do obiektu, zwiększając licznik za każdym razem, gdy zostanie on przypisany.
• Kopiuj: Tworzy kopię przypisanego obiektu, co jest przydatne w przypadku ciągów tekstowych i obiektów niezmiennych.
• słaby: Wprowadzony wraz z ARC, definiuje słabe odniesienie, które jest automatycznie ustawiane na nil kiedy oryginalny obiekt zostanie zwolniony.
• mocny: Silne odwołanie zapewnia, że ​​tak długo jak właściwość istnieje, obiekt będzie dostępny w pamięci.

Taka szczegółowość umożliwia programistom optymalizację zużycia zasobów i unikanie błędów dostępu do pamięci.

Porównanie: Objective-C kontra Swift

Od 2014 roku rozwój oprogramowania w ekosystemie Apple opiera się na współistnieniu Objective-C i Swifta . Oba języki mają swoje mocne i słabe strony, a wybór zależy w dużej mierze od rodzaju projektu i doświadczenia zespołu programistów.

Główne zalety Objective-C obejmują:

• Bezpośrednia zgodność z językami C i C++: Umożliwia łączenie kodu imperatywnego i obiektowego, co jest szczególnie cenne w aplikacjach wymagających wysokiej wydajności.
• Dojrzałość i stabilność: Jest to język testowany od lat, z dużą społecznością i bogatą dokumentacją.
• Dynamizm: System przesyłania wiadomości i refleksji umożliwia modyfikowanie zachowania aplikacji w czasie wykonywania.

Swift ze swojej strony dodaje:

• Większe gwarancje bezpieczeństwa: Dzięki statycznemu typowaniu, obsłudze błędów i nowoczesnemu zarządzaniu pamięcią.
• Jaśniejsza i zwięźlejsza składnia: Dzięki temu pisanie i utrzymywanie kodu staje się łatwiejsze, zwłaszcza dla tych, którzy nie znają języka C.
• Nowoczesne narzędzia: Doskonałe wsparcie dla przestrzeni nazw, interaktywnego rozwoju z wykorzystaniem Playgrounds i wzorców funkcjonalnych.

Patrząc w przyszłość, wszystko wskazuje na to, że Swift będzie nadal zyskiwał na popularności, ale Objective-C nadal będzie istotny w dużych projektach starszej generacji oraz w kwestii współdziałania ze starszymi frameworkami.

Zalety i wady Objective-C w porównaniu ze Swiftem

Warto przejrzeć kilka kluczowych kwestii, które mogą mieć wpływ na wybór konkretnego języka:

• Cel C:
  • Umożliwia efektywną pracę z bibliotekami C i C++.
  • Oferuje dynamiczne funkcje, takie jak „swizzling” metod, które pozwalają modyfikować zachowanie programu w czasie wykonywania.
  • Zgodność z istniejącymi frameworkami binarnymi i bibliotekami innych firm.
  • Posiada jednak małą przestrzeń nazw, co może prowadzić do konfliktów w dużych projektach i trudnych do debugowania błędów.
  • Składnia może wydawać się początkującym programistom skomplikowana i przestarzała.
• Szybki:
  • Statyczne typowanie i nowoczesna składnia zwiększają bezpieczeństwo i produktywność.
  • Zaawansowana obsługa wzorców funkcjonalnych i interaktywne zarządzanie kodem dzięki Playgrounds.
  • Wolniejsza kompilacja w przypadku dużych projektów i pewna niestabilność formatów modułów lub współdziałania z C++.

Podstawy praktyczne i przykłady kodu

Dla tych, którzy dopiero zaczynają przygodę z Objective-C, pomocne może być przejrzenie kilku praktycznych przykładów jego wykorzystania w rzeczywistych projektach. Oto kilka kluczowych struktur i koncepcji:

Deklarowanie klas i metod

// 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

W tym przykładzie MyClass dziedziczy po NSObject , klasie głównej większości obiektów w Cocoa.

Korzystanie z tablic i słowników

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

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

Pętle i struktury sterujące

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

Klasyczne zarządzanie pamięcią (bez ARC)

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

Zgodność i obsługiwane platformy

Chociaż Objective-C jest nierozerwalnie związany z ekosystemem Apple, implementacje takie jak GNUstep umożliwiają programowanie w tym języku na innych platformach, w tym na Linuksie i Windowsie. Jednak jego zastosowanie poza środowiskami macOS i iOS jest bardzo ograniczone i zazwyczaj ogranicza się do niszowych projektów lub interoperacyjności ze starszym kodem. Czym jest Objective-C?

W firmie Apple Objective-C jest nadal obsługiwany we wszystkich nowoczesnych wersjach systemów macOS, iOS, iPadOS, tvOS i watchOS i stanowi opcję zarówno w środowisku Xcode, jak i narzędziach wiersza poleceń.

Zasoby i nauka Objective-C

Dla tych, którzy chcą nauczyć się lub udoskonalić swoje umiejętności w Objective-C, dostępne jest mnóstwo materiałów, samouczków i kursów online. Od platform uniwersyteckich i szkół technicznych, po kanały wideo i oficjalną dokumentację Apple – nauka jest łatwa i różnorodna. Dowiedz się, jak odnieść sukces jako programista aplikacji mobilnych.

Do najpopularniejszych opcji szkoleniowych zalicza się:

• Filmy objaśniające.
• E-booki i praktyczne poradniki.
• Samouczki krok po kroku, zarówno tekstowe, jak i wideo.
• Społeczności programistów online i fora techniczne.
• Kursy na specjalistycznych platformach, od poziomu podstawowego do zaawansowanego.

Ponadto wiele z tych platform oferuje certyfikaty osobom, które ukończą programy szkoleniowe, co może być atutem przy poszukiwaniu pracy w tym sektorze.

Dlaczego warto już dziś nauczyć się języka Objective-C?

W dzisiejszych czasach nauka Objective-C może wydawać się bezcelowa, zwłaszcza jeśli Twoim głównym celem jest angażowanie się w nowe projekty. Jednak opanowanie tego języka jest nadal wysoce zalecane, jeśli zamierzasz pracować w firmach ze starszymi bazami kodu, utrzymywać aplikacje już działające w środowisku produkcyjnym lub interesuje Cię specyfika platform Apple. Zgodność Objective-C ze Swiftem pozwala na współistnienie obu języków w tym samym projekcie, ułatwiając stopniową migrację aplikacji bez konieczności budowania wszystkiego od podstaw.

Co więcej, fakt, że Objective-C pozostaje technicznym punktem odniesienia w wielu aspektach tworzenia oprogramowania na systemy iOS i macOS, gwarantuje jego przydatność na rynku pracy, zwłaszcza w przypadku stanowisk kierowniczych oraz stanowisk architektonicznych lub technicznych.

Podczas tej podróży przekonałeś się, jak język Objective-C wyznaczył punkt zwrotny w rozwoju oprogramowania Apple i jak jego filozofia, oparta na rozszerzeniu języka C i włączeniu paradygmatów obiektowych, umożliwiła tworzenie solidnych, elastycznych i wysoce adaptowalnych aplikacji. Chociaż popularność języka Swift nieco wyparła jego użycie, opanowanie Objective-C pozostaje fundamentalnym atutem dla każdego programisty, który chce z łatwością poruszać się po ekosystemie Apple i stawiać czoła wyzwaniom nowoczesnego programowania i utrzymywania dużych projektów. Czy to ze względu na kompatybilność, starsze architektury, czy po prostu z technicznej ciekawości, nauka Objective-C otwiera drzwi do historii i teraźniejszości komputerów konsumenckich.