Objective-C基础语法与数据类型详解

一、Objective-C 概述

Objective-C 是一种通用、高级、面向对象的编程语言，它扩展了标准的 ANSI C 语言，加入了面向对象编程的特性。Objective-C 是 macOS 和 iOS 开发的主要编程语言，被广泛应用于苹果生态系统中的应用程序开发。

它具有动态运行时的特性，允许在运行时决定对象的类和方法调用，这使得代码更加灵活和强大。Objective-C 与 C 语言的紧密结合意味着开发者可以在需要时使用 C 语言的底层功能，同时享受面向对象编程带来的便利。

二、基础语法

（一）文件结构

在 Objective-C 中，源文件通常分为两类：.h（头文件）和.m（实现文件）。头文件用于声明类、方法和变量，而实现文件则用于定义这些声明的具体实现。

例如，定义一个简单的Person类，Person.h文件内容如下：

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface Person : NSObject

@property (nonatomic, strong) NSString *name;
@property (nonatomic, assign) NSInteger age;

- (void)sayHello;

@end

在上述代码中，#import <Foundation/Foundation.h>导入了 Foundation 框架，这是 Objective-C 开发中非常重要的一个框架，提供了基本的数据类型、集合类等。@interface声明了一个Person类，它继承自NSObject，NSObject是 Objective-C 中所有类的基类。@property声明了两个属性，name和age，分别表示人的名字和年龄。- (void)sayHello;声明了一个实例方法sayHello。

Person.m文件内容如下：

#import "Person.h"

@implementation Person

- (void)sayHello {
    NSLog(@"Hello, my name is %@ and I'm %ld years old.", self.name, (long)self.age);
}

@end

在Person.m文件中，@implementation实现了Person类，- (void)sayHello方法的具体实现中，使用NSLog函数打印出人的名字和年龄。NSLog类似于 C 语言中的printf，但它会自动添加时间戳和换行符，方便调试。

（二）注释

Objective-C 支持 C 语言风格的注释，包括单行注释和多行注释。

1. 单行注释：以//开头，直到行末。

// 这是一个单行注释，用于解释下面这行代码的作用
NSInteger number = 10;

2. 多行注释：以/*开头，以*/结尾，可以跨多行。

/*
这是一个多行注释，
可以用于解释一段代码块的功能。
例如下面这个循环的作用是打印 1 到 10 的数字。
*/
for (NSInteger i = 1; i <= 10; i++) {
    NSLog(@"%ld", (long)i);
}

（三）语句和表达式

1. 表达式：由操作数和运算符组成，例如2 + 3就是一个表达式，它返回值 5。Objective-C 支持 C 语言中的大部分运算符，如算术运算符（+、-、*、/）、比较运算符（==、!=、<、>）、逻辑运算符（&&、||、!）等。

NSInteger result = 5 * (3 + 2); // 先计算括号内的表达式 3 + 2，再乘以 5，结果为 25

2. 语句：语句是执行特定操作的代码单元。常见的语句包括赋值语句、控制语句等。

// 赋值语句
NSInteger num = 10;

// if - else 控制语句
if (num > 5) {
    NSLog(@"The number is greater than 5");
} else {
    NSLog(@"The number is less than or equal to 5");
}

（四）控制流

1. if - else 语句：用于根据条件执行不同的代码块。

NSInteger score = 85;
if (score >= 90) {
    NSLog(@"Grade: A");
} else if (score >= 80) {
    NSLog(@"Grade: B");
} else {
    NSLog(@"Grade: C or below");
}

2. switch - case 语句：用于根据一个表达式的值执行不同的分支。

NSInteger day = 3;
switch (day) {
    case 1:
        NSLog(@"Monday");
        break;
    case 2:
        NSLog(@"Tuesday");
        break;
    case 3:
        NSLog(@"Wednesday");
        break;
    default:
        NSLog(@"Other day");
        break;
}

3. for 循环：用于重复执行一段代码指定的次数。

for (NSInteger i = 0; i < 5; i++) {
    NSLog(@"Iteration %ld", (long)i);
}

4. while 循环：只要条件为真，就重复执行代码块。

NSInteger count = 0;
while (count < 3) {
    NSLog(@"Count: %ld", (long)count);
    count++;
}

5. do - while 循环：先执行一次代码块，然后只要条件为真，就重复执行。

NSInteger value = 0;
do {
    NSLog(@"Value: %ld", (long)value);
    value++;
} while (value < 3);

三、数据类型

（一）基本数据类型

1. 整数类型
   • char：通常用于表示单个字符，占用 1 个字节。在 Objective - C 中，它和 C 语言一样，可以用来存储字符的 ASCII 码值。

char ch = 'a';
NSLog(@"The character is %c", ch);

- **short**：短整型，占用 2 个字节，用于存储较小范围的整数。

short num1 = 100;
NSLog(@"Short number: %hd", num1);

- **int**：整型，通常占用 4 个字节，是最常用的整数类型。在 32 位系统和 64 位系统中，`int`的大小可能会有所不同，但现代编译器通常会根据系统架构进行优化。

int num2 = 12345;
NSLog(@"Integer number: %d", num2);

- **long**：长整型，占用 8 个字节，用于存储较大范围的整数。

long num3 = 123456789012345L;
NSLog(@"Long number: %ld", num3);

- **NSInteger**：这是一个平台相关的整数类型，在 32 位系统中，它等同于`int`，在 64 位系统中，它等同于`long`。在 iOS 和 macOS 开发中，推荐使用`NSInteger`来处理整数，以确保代码在不同平台上的兼容性。

NSInteger num4 = 987654321;
NSLog(@"NSInteger number: %ld", (long)num4);

2. 浮点类型
   • float：单精度浮点型，占用 4 个字节，用于存储小数。它的精度大约为 6 - 7 位有效数字。

float f1 = 3.14159f;
NSLog(@"Float number: %f", f1);

- **double**：双精度浮点型，占用 8 个字节，精度更高，大约为 15 - 17 位有效数字。在处理需要高精度的小数运算时，通常使用`double`。

double d1 = 3.141592653589793;
NSLog(@"Double number: %lf", d1);

3. 布尔类型
   • BOOL：在 Objective - C 中，BOOL是用于表示布尔值的类型，它实际上是一个char类型的别名。YES表示真，NO表示假。

BOOL isDone = YES;
if (isDone) {
    NSLog(@"The task is done.");
} else {
    NSLog(@"The task is not done yet.");
}

（二）枚举类型

枚举类型是一种用户自定义的数据类型，用于定义一组命名的常量。它通过enum关键字来定义。

enum Weekday {
    Monday,
    Tuesday,
    Wednesday,
    Thursday,
    Friday,
    Saturday,
    Sunday
};

// 使用枚举类型
enum Weekday today = Wednesday;
NSLog(@"Today is %ld", (long)today);

在上述代码中，定义了一个Weekday枚举类型，其中每个枚举常量都有一个默认的整数值，从 0 开始依次递增。可以通过赋值给变量来使用枚举类型。

也可以显式指定枚举常量的值：

enum Month {
    January = 1,
    February,
    March,
    April,
    May,
    June,
    July,
    August,
    September,
    October,
    November,
    December
};

enum Month currentMonth = June;
NSLog(@"Current month is %ld", (long)currentMonth);

（三）结构体类型

结构体是一种可以将不同类型的数据组合在一起的数据结构。通过struct关键字定义。

struct Point {
    NSInteger x;
    NSInteger y;
};

// 使用结构体
struct Point p1;
p1.x = 10;
p1.y = 20;
NSLog(@"Point coordinates: (%ld, %ld)", (long)p1.x, (long)p1.y);

也可以在定义结构体的同时声明结构体变量：

struct Rectangle {
    NSInteger width;
    NSInteger height;
} rect1;

rect1.width = 100;
rect1.height = 200;
NSLog(@"Rectangle dimensions: width = %ld, height = %ld", (long)rect1.width, (long)rect1.height);

（四）指针类型

指针是一种存储变量地址的数据类型。在 Objective - C 中，指针的使用和 C 语言类似。

1. 基本数据类型指针

NSInteger num = 10;
NSInteger *ptr = # // 指针 ptr 指向 num 的地址
NSLog(@"The value of num is %ld", (long)*ptr); // 通过指针访问 num 的值

2. 结构体指针

struct Point {
    NSInteger x;
    NSInteger y;
};

struct Point p1 = {10, 20};
struct Point *pPtr = &p1;
NSLog(@"Point coordinates: (%ld, %ld)", (long)pPtr->x, (long)pPtr->y);

在上述代码中，pPtr->x和(*pPtr).x是等价的，表示通过指针访问结构体成员。

（五）对象类型

1. NSObject：NSObject是 Objective - C 中所有类的基类，它定义了一些基本的方法，如内存管理方法（alloc、init等）和对象比较方法（isEqual:等）。
2. NSString：用于表示字符串，是 Objective - C 中常用的类之一。NSString对象是不可变的，一旦创建，其内容不能被修改。

NSString *str1 = @"Hello, World!";
NSLog(@"String: %@", str1);

// 字符串拼接
NSString *str2 = [str1 stringByAppendingString:@" How are you?"];
NSLog(@"New string: %@", str2);

3. NSMutableString：NSMutableString是NSString的可变版本，可以在运行时修改字符串的内容。

NSMutableString *mutableStr = [NSMutableString stringWithString:@"Initial string"];
[mutableStr appendString:@" - modified"];
NSLog(@"Mutable string: %@", mutableStr);

4. NSArray：用于存储一组有序的对象，NSArray对象是不可变的，即一旦创建，不能添加或删除元素。

NSArray *array1 = @[@"Apple", @10, @YES];
NSLog(@"Array: %@", array1);

// 获取数组元素
NSString *firstElement = array1[0];
NSLog(@"First element: %@", firstElement);

5. NSMutableArray：NSMutableArray是NSArray的可变版本，可以动态地添加、删除和修改元素。

NSMutableArray *mutableArray = [NSMutableArray arrayWithObjects:@"One", @"Two", nil];
[mutableArray addObject:@"Three"];
NSLog(@"Mutable array: %@", mutableArray);

// 删除元素
[mutableArray removeObjectAtIndex:1];
NSLog(@"Modified mutable array: %@", mutableArray);

6. NSDictionary：用于存储键值对，NSDictionary对象是不可变的。

NSDictionary *dict1 = @{@"name": @"John", @"age": @30};
NSLog(@"Dictionary: %@", dict1);

// 获取字典值
NSString *name = dict1[@"name"];
NSLog(@"Name: %@", name);

7. NSMutableDictionary：NSMutableDictionary是NSDictionary的可变版本，可以在运行时添加、删除和修改键值对。

NSMutableDictionary *mutableDict = [NSMutableDictionary dictionaryWithObject:@"Jane" forKey:@"name"];
[mutableDict setObject:@25 forKey:@"age"];
NSLog(@"Mutable dictionary: %@", mutableDict);

// 删除键值对
[mutableDict removeObjectForKey:@"age"];
NSLog(@"Modified mutable dictionary: %@", mutableDict);

四、类型转换

1. 自动类型转换：当不同类型的数据进行运算时，Objective - C 会自动进行类型转换，将低精度类型转换为高精度类型。

NSInteger num1 = 10;
double num2 = 3.14;
double result = num1 + num2; // num1 会自动转换为 double 类型
NSLog(@"Result: %lf", result);

2. 强制类型转换：通过在表达式前加上目标类型，将一种类型的数据转换为另一种类型。

double d1 = 5.67;
NSInteger i1 = (NSInteger)d1; // 将 double 类型转换为 NSInteger 类型，小数部分会被截断
NSLog(@"Converted integer: %ld", (long)i1);

五、内存管理

在 Objective - C 中，内存管理至关重要。早期，开发者需要手动管理内存，通过alloc分配内存，release释放内存，retain增加对象的引用计数等。随着 ARC（自动引用计数）的引入，大部分内存管理工作由编译器自动完成。

1. 手动内存管理

// 创建一个 NSString 对象
NSString *str = [[NSString alloc] initWithString:@"Manual memory management"];
// 使用对象
NSLog(@"String: %@", str);
// 释放对象
[str release];

2. ARC 在 ARC 模式下，编译器会自动插入内存管理代码，开发者无需手动调用release等方法。

NSString *str2 = [[NSString alloc] initWithString:@"ARC memory management"];
NSLog(@"String with ARC: %@", str2);
// 无需手动释放，ARC 会自动处理

六、总结

Objective - C 的基础语法和数据类型是进行 iOS 和 macOS 开发的基石。掌握这些知识，开发者可以编写高效、健壮的代码。从基本的变量声明、数据类型使用，到复杂的对象操作和内存管理，每一个环节都需要深入理解和熟练运用。随着技术的发展，虽然 Swift 逐渐崭露头角，但 Objective - C 仍然在许多遗留项目和特定领域有着重要的地位，对于深入理解苹果生态系统的开发原理，学习 Objective - C 依然具有重要意义。