语法之继承

转自：http://sarin.iteye.com/blog/1768779

 继承是面向对象的一个核心概念。在Objective-C的继承体系中，位于最顶层的根类是NSObject，类比Java中的java.lang.Object类，我们定义的所有类都是它的子类。子类也叫扩展类或派生类。 
    我们之前使用的分数类Fraction就是NSObject类的派生类。继承使得子类可以从父类中获得一些属性和已有方法。要注意的是如果子类中要直接使用父类继承过来的实例变量，那么必须将变量声明在接口部分中，而在实现部分声明的变量，子类无法继承使用。在实现部分声明和synthesize的实例变量都是私有的，子类不能直接访问，需要提供设置值和取值方法才可以访问这些变量。 
    看下面这个例子，我们来具体看看继承的实现： 

#import <Foundation/Foundation.h>@interface ClassA:NSObject{    int n;}-(void) initVar;@end@implementation ClassA-(void) initVar{    n=406;}@end@interface ClassB:ClassA-(void) printVar;@end@implementation ClassB-(void) printVar{    NSLog(@"n=%i",n);}@endint main(int argc, const char * argv[]){    @autoreleasepool{        ClassB *clsB=[ClassB new];        [clsB initVar];        [clsB printVar];    }    return 0;}

 编译运行后，我们得到如下结果： 

下面来解释这个程序，该程序中我们定义了两个类ClassA和ClassB，ClassA的父类是NSObject，这是Objective-C中的根类，ClassB继承自ClassA，那么ClassB也间接继承了NSObject类。定义ClassA的接口时，我们定义了一个变量n，那么子类ClassB才能访问到它，ClassA中定义了方法initVar，而ClassB中定义了方法printVar。在执行主函数时，首先创建了ClassB对象，使用initVar来初始化参数，initVar是ClassA中的方法，此时使用ClassB类的引用指针来调用就体现了继承的观点。然后再执行printVar方法，我们就看到了结果。 
    这里我们使用new来创建对象，是我们用它来代替alloc和init方法，这两个方法我们没有定义却直接使用了，说明它是从根类NSObject中继承而来的。之前代码中的示例也一直使用到了继承。 
    我们将代码修改如下： 

#import <Foundation/Foundation.h>@interface ClassA:NSObject{    int n;}-(void) initVar;-(void) setVar:(int) m;-(void) print;@end@implementation ClassA-(void) initVar{    n=406;}-(void) setVar:(int) m{    n=m;}-(void) print{    NSLog(@"n=%i",n);}@end@interface ClassB:ClassA-(void) printVar;@end@implementation ClassB-(void) printVar{    NSLog(@"n=%i",n);}@endint main(int argc, const char * argv[]){    @autoreleasepool{        ClassA *clsA=[[ClassA alloc] init];        ClassB *clsB=[ClassB new];        [clsB initVar];        [clsB printVar];        [clsA setVar:10];        [clsA print];        [clsB printVar];    }    return 0;}

 再次编译运行，我们得到如下输出： 

 这里我们在主函数中创建了对象ClassA，并且为A提供了设置值和打印方法。那么程序中间我们重新设置了ClassA的属性n，然后再打印值来看。那么这个结果告诉我们一个事实：类的每个实例都有自己的实例变量，即便这些变量是继承来的，那么对于父类中的变量修改，子类中的值无影响。ClassB和ClassA拥有完全不同的实例变量。 
    下面我们继续来深入理解继承，首先设计一个矩形类Rectangle，代码如下： 

#import <Foundation/Foundation.h>@interface Rectangle : NSObject@property int width,height;-(int) area;-(int) perimeter;-(void) setWidth:(int) w andHeight:(int) h;@end

   实现文件如下： 

#import "Rectangle.h"@implementation Rectangle@synthesize width, height;-(int) area{    return width*height;}-(int) perimeter{    return (width+height)*2;}-(void) setWidth:(int)w andHeight:(int)h{    width=w;    height=h;}@end

 主函数如下： 

#import "Rectangle.h"int main(int argc, const char * argv[]){    @autoreleasepool {        Rectangle *rect=[Rectangle new];                [rect setWidth:10 andHeight:23];                NSLog(@"Rectangle: width=%i, height=%i",rect.width,rect.height);        NSLog(@"Area = %i, Perimeter = %i",rect.area,rect.perimeter);    }    return 0;}

 编译运行，得到如下结果： 

 这个矩形类的定义很简单，定义了长和宽两个变量，定义了设置长和宽的方法，求面积方法和求周长方法。直接运行即可得到结果并不复杂。如果我们需要一个正方形类，该如何设计呢？正方形是矩形的一个特殊情况，就是长宽相等，那么可以将正方形类视作矩形类的子类，那么我们创建这个类，并编写如下代码：

#import "Rectangle.h"@interface Square : Rectangle-(void) setSide:(int) s;-(int) side;@end

 编写正方形类Square的实现： 

#import "Square.h"@implementation Square-(void) setSide:(int)s{    [self setWidth:s andHeight:s];}-(int) side{    return self.width;}@end

  编写测试的主函数： 

#import "Square.h"int main(int argc, const char * argv[]){    @autoreleasepool {        Square *square = [Square new];                [square setSide:10];                NSLog(@"Square: s=%i",[square side]);        NSLog(@"Area = %i, Perimeter = %i",square.area,square.perimeter);    }    return 0;}

编译运行，我们得到如下结果： 

  这里我们定义的Square类继承了Rectangle类，并定义了setSide和side方法用于设置边长和返回边长，那么在实现方法中。setSide方法使用了self关键字调用了父类的setWidth addHeight方法，这也是继承的体现。那么side 方法返回边长即可，注意这里的self.width其实是[self width]，父类中我们使用了@synthesize指令，那么对私有属性width就提供了访问方法，而方法名和属性名同名，但是要清楚这里我们是调用的方法而不是属性，这点理解是很重要的。 

之前定义了矩形类Rectangle，那么我们如果要在桌面上生成这样一个矩形，就需要定位了。为了简便，我们定义桌面的左下角为直角坐标系（笛卡尔坐标系）的原点，横向向右为X轴正向，竖向向上为Y轴正向。那么我们只要确定了矩形的左下角坐标就可以得到矩形的位置了。此时我们就要引入坐标的概念，那么设计XYPoint类，代码如下： 

#import <Foundation/Foundation.h>@interface XYPoint : NSObject@property int x,y;-(void) setX:(int)xVal andY:(int) yVal;@end

XYPoint.h文件定义了坐标类XYPoint的接口信息，这里面我们使用整数作为坐标，暂时不考虑小数坐标点。那么提供一个方法来设置坐标点，其实现代码为： 

#import "XYPoint.h"@implementation XYPoint@synthesize x,y;-(void) setX:(int)xVal andY:(int)yVal{    x=xVal;    y=yVal;}@end

    就是给属性x和y进行赋值，没有什么可多说的。因为我们要为矩形设置原点坐标（矩形左下角坐标），那么就需要对矩形类Rectangle进行修改，代码如下：

#import <Foundation/Foundation.h>@class XYPoint;@interface Rectangle : NSObject@property int width,height;-(int) area;-(int) perimeter;-(void) setWidth:(int) w andHeight:(int) h;-(XYPoint *) origin;-(void) setOrigin: (XYPoint *) point;@end

这是类的接口文件，这里面我们使用了@class指令来指定XYPoint类，@class指令可以为我们指定要使用的类，而不用使用import语句，因为这里我们只需要引入XYPoint的定义而已。如果要引用类的实现部分，那么必须使用import语句，@class就不足以提供所需内容了。同时矩形类加入了两个方法，一个是设置原点origin坐标，一个是获取原点坐标，那么矩形类的实现就修改如下： 

#import "Rectangle.h"@implementation Rectangle{    XYPoint *origin;}@synthesize width, height;-(int) area{    return width*height;}-(int) perimeter{    return (width+height)*2;}-(void) setWidth:(int)w andHeight:(int)h{    width=w;    height=h;}-(XYPoint *) origin{    return origin;}-(void) setOrigin:(XYPoint *)point{    origin=point;}@end

我们定义私有属性origin来表示坐标原点，提供了设置方法和获取方法，这就没什么可多说的了，最后来看看主函数，该如何使用它们： 

#import "Rectangle.h"#import "XYPoint.h"int main(int argc, const char * argv[]){    @autoreleasepool {        Rectangle *rect=[Rectangle new];        XYPoint *point=[XYPoint new];                [point setX:10 andY:23];                [rect setWidth:10 andHeight:23];        rect.origin=point;                NSLog(@"Rectangle: width=%i, height=%i",rect.width,rect.height);        NSLog(@"Origin at (%i, %i)",rect.origin.x,rect.origin.y);        NSLog(@"Area = %i, Perimeter=%i",rect.area,rect.perimeter);            }    return 0;}

 主函数中需要引入两个头文件，因为使用到了它们。创建一个矩形变量和一个坐标变量，对它们赋值后，将坐标原点设置给矩形对象，那么此时矩形对象就拥有了坐标原点，之后我们打印出它们的值，编译运行后得到如下结果： 

我们修改一下主函数，代码如下： 

#import "Rectangle.h"#import "XYPoint.h"int main(int argc, const char * argv[]){    @autoreleasepool {        Rectangle *rect=[Rectangle new];        XYPoint *point=[XYPoint new];                [point setX:10 andY:23];                [rect setWidth:32 andHeight:36];        rect.origin=point;        NSLog(@"Origin at (%i, %i)",rect.origin.x,rect.origin.y);        [point setX:23 andY:10];        NSLog(@"Origin at (%i, %i)",rect.origin.x,rect.origin.y);            }    return 0;}

这里只是对原点进行了二次赋值，那么编译运行后，我们得到如下结果： 

为什么会得到这样的结果？我们并没有显式的再次设置矩形的原点，只是对原点对象重新赋值后，矩形的原点也发生了相应的变化。我们来仔细看一下代码，调用setOrigin方法时，point作为参数传递给该方法，这个值是指针对象，指向了XYPoint对象的内存地址。我们使用rect.origin=point将地址赋值给矩形的原点指针上。因为这样赋值的特性，矩形中的原点和point指向的同一内存空间，那么我们修改了point的值，矩形的origin当然也会跟着改变。那么为了避免这个问题，我们修改setOrigin方法的实现，代码如下：

-(void) setOrigin:(XYPoint *) point{    if(!origin){        origin=[[XYPoint alloc] init];    }origin.x=point.x;origin.y=point.y;}

 但是我们却得到了如下错误： 

是因为在Rectangle.h中我们使用@class指令来标识XYPoint，而现在需要XYPoint的细节，那么就需要修改头文件，将@class指令改为#import即可。之后修改主函数如下： 

#import "Rectangle.h"#import "XYPoint.h"int main(int argc, const char * argv[]){    @autoreleasepool {        Rectangle *rect=[Rectangle new];        XYPoint *point=[XYPoint new];                [point setX:10 andY:23];                [rect setWidth:32 andHeight:36];        [rect setOrigin:point];        NSLog(@"Origin at (%i, %i)",rect.origin.x,rect.origin.y);        [point setX:23 andY:10];        NSLog(@"Origin at (%i, %i)",rect.origin.x,rect.origin.y);            }    return 0;}

    编译运行，得到如下结果： 

这样就很合理了，原点就属于矩形自己的，称为它的一个属性了，再次修改坐标点不会对已有原点产生影响。但是问题又产生了，修改主函数如下： 

#import "Rectangle.h"#import "XYPoint.h"int main(int argc, const char * argv[]){    @autoreleasepool {        Rectangle *rect=[Rectangle new];        XYPoint *point=[XYPoint new];                [point setX:10 andY:23];                [rect setWidth:32 andHeight:36];        [rect setOrigin:point];        NSLog(@"Origin at (%i, %i)",rect.origin.x,rect.origin.y);        [point setX:23 andY:10];        NSLog(@"Origin at (%i, %i)",rect.origin.x,rect.origin.y);                XYPoint *origin=rect.origin;                origin.x=32;        origin.y=36;                NSLog(@"Origin at (%i, %i)",rect.origin.x,rect.origin.y);    }    return 0;}

 如果我们在这里又定义一个对象来获取矩形的原点，然后对其重新赋值，那么我们得到如下结果： 

这是因为我们使用origin方法返回时直接返回矩形内的原点引用，那么对这个引用的修改必然导致了上述的结果。出于这种原因，我们要修改origin方法，使其返回一个对象的副本，从而使得对其的修改不影响原有值：

-(XYPoint *) origin{    XYPoint *point=[XYPoint new];    point.x=origin.x;    point.y=origin.y;    return point;}

 注意这里返回时重新创建了一个对象，对于这种开销是否必要，还要根据实际情况来定。 
    在继承中，不能删除和减少方法，但可以通过覆盖来实现对方法的更改，还是前面的示例，定义ClassA和ClassB，代码如下： 

#import <Foundation/Foundation.h>@interface ClassA : NSObject{    int x;}-(void) initVar;@end

类A接口中我们只给出变量定义（为了子类可以使用）和初始化方法，其实现代码如下：

#import "ClassA.h"@implementation ClassA-(void) initVar{    x=100;}@end

这里我们就是实现initVar方法对变量x进行了简单的赋值。那么来看下ClassB的定义：

#import "ClassA.h"@interface ClassB : ClassA-(void) initVar;-(void) printVar;@end

它继承自ClassA，并且比类A多了打印变量的方法，其实现代码如下： 

#import "ClassB.h"@implementation ClassB-(void) initVar{    x=200;}-(void) printVar{    NSLog(@"x = %i",x);}@end

代码也很简单，就是对x变量的初始化和打印，那这里也是方法覆盖的体现，那来看测试代码： 

#import "ClassB.h"int main(int argc, const char * argv[]){    @autoreleasepool {        ClassB *clsB=[ClassB new];                        [clsB initVar];        [clsB printVar];    }    return 0;}

编译运行，即可得到如下结果： 

  那么可以看到这里我们创建了类B，并且调用类B的实现代码对变量进行赋值和打印。从而实现了方法覆盖。如果我们将测试代码改写如下： 

#import "ClassB.h"int main(int argc, const char * argv[]){    @autoreleasepool {        ClassA *clsA=[ClassA new];        ClassB *clsB=[ClassB new];                [clsA initVar];        [clsA printVar];                [clsB initVar];        [clsB printVar];    }    return 0;}

显然这里类A是没有printVar方法的，那么会得到如下错误： 

因此我们需要修改ClassA的代码，加入printVar方法即可。我们分别创建了类A和类B的对象，它们使用各自的initVar方法后就会初始化自己的x变量，之后再使用各自的printVar方法来打印x的值。clsA和clsB按照各自所属的类选择相应的方法，这就是Objective-C中面向对象的基础。 
    那么如果我们将printVar方法从ClassB中删除，会是怎样的效果？因为ClassB继承自ClassA，如果ClassA中也未定义printVar方法，显然这里会出现错误。但如果ClassA中定义了printVar方法，那么ClassB就会继承这个方法。运行测试代码，也会打印出200这个值。 
    继承中还有抽象类的概念，如果一个类的创建只是为了更好的创建子类，那么这个类可以叫做抽象类。这样的类中可以定义实例变量和方法，但是不希望任何人从该类来创建实例，比如NSObject。在这里，只要理解抽象类的含义就可以了。