Objective-C学习笔记11:多态和动态类型
来源:互联网 发布:mac质地分类 编辑:程序博客网 时间:2024/05/13 15:03
多态是一个典型的面向对象概念。Objective-C中的多态可以使得来自不同类的对象定义同名方法。
我们来看下面的示例,分数类Fraction我们已经多次涉及到了,我们来回顾一下我们分数类的定义:
方法convertToNum是将分数转化为小数形式,setTo...over方法是设置分数的,reduce是约分方法,这是对于分数处理所特有的方法和命名。那么print和add方法则是两个比较普通的方法。那么我们定义其它类也可以包含print和add方法来实现其它效果。
比如数学概念中有复数的概念,复数由实部和虚部构成,那么我们创建复数类Complex的定义,代码可以是这样的:
复数类的定义比较简单,仅仅是为了说明问题,定义了实部和虚部的两个double类型变量, print和add方法的命名是和分数类Fraction一致的,只是设置复数的方法命名和setTo...over不同,那么它的实现如下:
对定义的三个方法进行实现,代码很简单,意思就不过多解释了,那么来看主函数:
我们分别定义了两个分数和两个复数,分别对其使用add方法进行相加,然后使用print方法进行打印。编译运行这个程序,我们得到如下的结果:
那么可以看到,我们分别得到了正确的结果。在Objective-C中不同的类使用相同的方法名的能力称为多态。那么我们在开发一组类时,它们可以使用相同的方法名而每个类又有不同的实现代码。那么多态还允许你创建心类时,这些新类也使用相同的方法名。
我们继续来深入说明。在Objective-C中有一种数据类型比较特殊,就是id类型。id表示一种通用的对象类型,也就是说id可以用来存储任何类的对象。那么我们使用这种方式来存储不同类型的对象时,在程序运行期间,这种数据类型的优势就体现出来了,我们修改上面的主函数,使用id类型来看一下:
和之前的程序相比,这里我们定义了id类型的result变量,并且删除了分数类和复数类各自的result对象,统一使用id类型的变量作为替代,那么运行程序,我们先来看一下结果:
可以看到,程序依然正确运行,我们得到了想要的结果。这里我们将result定义成id类型,那么它就可以表示任何类型的对象,请特别注意,这个声明不是指针类型,不加星号。那么在做分数运算时,result首先被赋值为Fraction类型,这是Objective-C程序运行时的动态类型和动态绑定机制,这种动态机制就是在运行时先判断对象所属的类,然后调用对应的方法,而在编译时是不检查的。依照这个理论,那么在执行复数类的print时,result对象已经赋值为了复数类型的结果,那么自然打印复数。
想想我们之前的矩形和正方形的例子,如果加入了draw方法,那么对于矩形和正方形的实现肯定是不同的。而若在程序中我们可能还会有圆形,三角形等图案,那么若定义了id类型的shape变量,它就可以表示任何图形了,在运行时动态确定结果,动态选择要执行的所属类的draw方法就可以得到不同的图案了,这就是动态类型和动态绑定的实现。
看下面的代码段:
这里我们定义了分数类型的对象f,对f调用了复数类的setReal...addImaginary方法,这显然是无法通过编译的,因为编译器知道f的类型,Fraction类中没有setReal...addImaginary方法的定义或者继承这个方法,那么在编译阶段就会报出错误。这很好理解,接着来看:
这样的代码在编译时不会发生错误,因为data可以表示任意类型,编译器在编译时不会检查对象的具体类型。而当程序运行时,显然会出现问题,因为data是Fraction类型的,而Fraction类型没有定义/继承setReal...addImaginary方法。那么就会出错,这就是运行时报错。
以上两种情况就说明了编译时检查和运行时检查机制。也可以看出如果滥用id类型会埋下的潜在隐患。因为id类型可以看做是动态类型,即编译器不会检查对象的类型,而是在运行时动态确定的,如果对象和要执行的方法不匹配,就会出错。而将变量定义为特定类型的对象时,就是静态类型,静态类型是会接受编译器检查的。很显然静态类型可以在编译阶段就指出错误而且提高程序的可读性。
同时,使用动态类型调用方法时,如果在多个类中定义有同名方法,那么这个方法的各个参数类型和返回值类型要一致。
引入动态类型后,问题随之而来。比如说在运行时如何判断一个对象是某种类型,一个对象是否支持某方法,一个对象是否是某类或是其子类的成员。幸运的是,NSObject类为我们提供了一些方法用于处理这类问题,要使用这些方法,我们需要一些铺垫,首先介绍class方法,看下面的示例代码:
首先我们创建了一个Rectangle对象rect,之后对rect调用class方法返回一个Class类型的对象,然后打印这个cls对象的内容。而下面我们对Square类直接调用class方法,也能返回Class对象,那么编译运行,我们得到如下结果:
我们可以看到通过class方法我们可以获取当前对象的类型,使用类名来调用通常也是为了返回这个类型的对象,他们都是Class类型的对象。那么我们知道class方法的用处后就可以用于判断了,比如下面的代码:
那么我们很容易就能与基础该程序的效果,请看下图所示:
下面介绍@selector指令,该指令用于一个方法名,比如@selector (alloc),它的返回值是SEL类型,这个指令所获取的SEL类型结果也是用于动态类型的一些方法的,这里我们仅仅有个感性认识即可,那么看下面的代码:
这里我们需要将SEL结果转换成NSString类型,那么编译运行,我们会得到如下结果:
那么在后面处理动态类型的方法中,我们会看到@selector指令的具体用途。参考下面的程序:
我们先来看运行结果:
我们逐行来解释一下这个程序,isMemberOfClass : class方法用于判断对象是不是class的成员,返回值为BOOL类型,那么这里我们使用三目运算符来获取BOOL表达式的结果,NSString也是id类型的一种,那么我们使用%@来表示。很显然square对象是Square类的一个成员,而不是Rectangle类和NSObject类的成员。
isKindOfClass: class方法用于判断对象是不是class类或其子类的成员。显然square对象是Square类的成员,是Rectangle类和NSObject类的子类成员。
respondsToSelector : selector方法用于判断对象是否可以响应@selector提供的方法,那么直接看上面的结果即可,不用多说了。instanceRespondToSelector : selector方法用于判断指定的实例能否响应@selector提供的方法,那么直接看结果就行了。
这些方法我们仅仅有个感性认识即可,等后续内容使用到了再做深入了解。
我们知道运用动态类型时在程序执行过程中可能会出现异常,那么如何来处理异常呢?Objective-C中引入@try块儿来处理异常,异常处理在@catch块中进行。我们来看下面的代码:
代码使用的是我们分数和复数的项目,那么为了引发异常,我们将分数类和复数类都使用id类型来表示,显然编译器不会报错,然后我们对两个不同的对象使用add方法,这显然是不可以的,那么将代码放入@try块中,在@catch块中进行异常处理,这里我们仅仅是打印一些异常信息。在@finally块中编写不论异常是否发生,都要执行的代码,那么编译运行后,我们得到如下结果:
之后我们修改代码,不会出现异常时是这样的情况:
此时代码不会出错了,那么编译运行就得到了如下结果:
可以看到@finally块中的语句无论异常是否发生,都会执行。所以它常用来进行连接的关闭等操作。如果想主动抛异常,还可以使用@throw指令来进行,这就是更高级内容了,暂时先不涉及。因为异常处理的开销很大,特别是移动设备对资源占用很敏感,所以非必要,请不要使用异常处理。
我们来看下面的示例,分数类Fraction我们已经多次涉及到了,我们来回顾一下我们分数类的定义:
- #import <Foundation/Foundation.h>
- @interface Fraction : NSObject
- @property int numerator,denominator;
- -(void) print;
- -(double) convertToNum;
- -(void) setTo:(int) n over: (int) d;
- -(Fraction *)add:(Fraction *)f;
- -(void) reduce;
- @end
方法convertToNum是将分数转化为小数形式,setTo...over方法是设置分数的,reduce是约分方法,这是对于分数处理所特有的方法和命名。那么print和add方法则是两个比较普通的方法。那么我们定义其它类也可以包含print和add方法来实现其它效果。
比如数学概念中有复数的概念,复数由实部和虚部构成,那么我们创建复数类Complex的定义,代码可以是这样的:
- #import <Foundation/Foundation.h>
- @interface Complex : NSObject
- @property double real,imaginary;
- -(void) print;
- -(void) setReal:(double)r andImaginary:(double)i;
- -(Complex *) add:(Complex *) c;
- @end
复数类的定义比较简单,仅仅是为了说明问题,定义了实部和虚部的两个double类型变量, print和add方法的命名是和分数类Fraction一致的,只是设置复数的方法命名和setTo...over不同,那么它的实现如下:
- #import "Complex.h"
- @implementation Complex
- @synthesize real,imaginary;
- -(void) print
- {
- NSLog(@"%g + %gi",real,imaginary);
- }
- -(void) setReal:(double)r andImaginary:(double)i
- {
- real=r;
- imaginary=i;
- }
- -(Complex *) add:(Complex *)c
- {
- Complex *result=[Complex new];
- result.real=real+c.real;
- result.imaginary=imaginary+c.imaginary;
- return result;
- }
- @end
对定义的三个方法进行实现,代码很简单,意思就不过多解释了,那么来看主函数:
- #import "Fraction.h"
- #import "Complex.h"
- int main(int argc, const char * argv[])
- {
- @autoreleasepool {
- Fraction *fractionA = [Fraction new];
- Fraction *fractionB = [Fraction new];
- Fraction *resultFraction;
- [fractionA setTo:1 over:3];
- [fractionB setTo:2 over:5];
- [fractionA print];NSLog(@" +");[fractionB print];
- NSLog(@"---");
- resultFraction=[fractionA add:fractionB];
- [resultFraction print];
- Complex *complexA=[Complex new];
- Complex *complexB=[Complex new];
- Complex *resultComplex;
- [complexA setReal:10.0 andImaginary:2.3];
- [complexB setReal:-5.0 andImaginary:3.6];
- [complexA print];NSLog(@" +");[complexB print];
- NSLog(@"---------");
- resultComplex=[complexA add:complexB];
- [resultComplex print];
- }
- return 0;
- }
我们分别定义了两个分数和两个复数,分别对其使用add方法进行相加,然后使用print方法进行打印。编译运行这个程序,我们得到如下的结果:
那么可以看到,我们分别得到了正确的结果。在Objective-C中不同的类使用相同的方法名的能力称为多态。那么我们在开发一组类时,它们可以使用相同的方法名而每个类又有不同的实现代码。那么多态还允许你创建心类时,这些新类也使用相同的方法名。
我们继续来深入说明。在Objective-C中有一种数据类型比较特殊,就是id类型。id表示一种通用的对象类型,也就是说id可以用来存储任何类的对象。那么我们使用这种方式来存储不同类型的对象时,在程序运行期间,这种数据类型的优势就体现出来了,我们修改上面的主函数,使用id类型来看一下:
- #import "Fraction.h"
- #import "Complex.h"
- int main(int argc, const char * argv[])
- {
- @autoreleasepool {
- id result;
- Fraction *fractionA = [Fraction new];
- Fraction *fractionB = [Fraction new];
- [fractionA setTo:1 over:3];
- [fractionB setTo:2 over:5];
- [fractionA print];NSLog(@" +");[fractionB print];
- NSLog(@"---");
- result=[fractionA add:fractionB];
- [result print];
- Complex *complexA=[Complex new];
- Complex *complexB=[Complex new];
- [complexA setReal:10.0 andImaginary:2.3];
- [complexB setReal:-5.0 andImaginary:3.6];
- [complexA print];NSLog(@" +");[complexB print];
- NSLog(@"---------");
- result=[complexA add:complexB];
- [result print];
- }
- return 0;
- }
和之前的程序相比,这里我们定义了id类型的result变量,并且删除了分数类和复数类各自的result对象,统一使用id类型的变量作为替代,那么运行程序,我们先来看一下结果:
可以看到,程序依然正确运行,我们得到了想要的结果。这里我们将result定义成id类型,那么它就可以表示任何类型的对象,请特别注意,这个声明不是指针类型,不加星号。那么在做分数运算时,result首先被赋值为Fraction类型,这是Objective-C程序运行时的动态类型和动态绑定机制,这种动态机制就是在运行时先判断对象所属的类,然后调用对应的方法,而在编译时是不检查的。依照这个理论,那么在执行复数类的print时,result对象已经赋值为了复数类型的结果,那么自然打印复数。
想想我们之前的矩形和正方形的例子,如果加入了draw方法,那么对于矩形和正方形的实现肯定是不同的。而若在程序中我们可能还会有圆形,三角形等图案,那么若定义了id类型的shape变量,它就可以表示任何图形了,在运行时动态确定结果,动态选择要执行的所属类的draw方法就可以得到不同的图案了,这就是动态类型和动态绑定的实现。
看下面的代码段:
- Fraction *f = [Fraction new];
- [f setReal:10.0 addImaginary:3.6];
这里我们定义了分数类型的对象f,对f调用了复数类的setReal...addImaginary方法,这显然是无法通过编译的,因为编译器知道f的类型,Fraction类中没有setReal...addImaginary方法的定义或者继承这个方法,那么在编译阶段就会报出错误。这很好理解,接着来看:
- id data=[Fraction new];
- [data setReal:10.0 addImaginary:3.6];
这样的代码在编译时不会发生错误,因为data可以表示任意类型,编译器在编译时不会检查对象的具体类型。而当程序运行时,显然会出现问题,因为data是Fraction类型的,而Fraction类型没有定义/继承setReal...addImaginary方法。那么就会出错,这就是运行时报错。
以上两种情况就说明了编译时检查和运行时检查机制。也可以看出如果滥用id类型会埋下的潜在隐患。因为id类型可以看做是动态类型,即编译器不会检查对象的类型,而是在运行时动态确定的,如果对象和要执行的方法不匹配,就会出错。而将变量定义为特定类型的对象时,就是静态类型,静态类型是会接受编译器检查的。很显然静态类型可以在编译阶段就指出错误而且提高程序的可读性。
同时,使用动态类型调用方法时,如果在多个类中定义有同名方法,那么这个方法的各个参数类型和返回值类型要一致。
引入动态类型后,问题随之而来。比如说在运行时如何判断一个对象是某种类型,一个对象是否支持某方法,一个对象是否是某类或是其子类的成员。幸运的是,NSObject类为我们提供了一些方法用于处理这类问题,要使用这些方法,我们需要一些铺垫,首先介绍class方法,看下面的示例代码:
- #import "Square.h"
- int main(int argc, const char * argv[])
- {
- @autoreleasepool {
- Rectangle *rect=[Rectangle new];
- Class cls=[rect class];
- NSLog(@"%@",cls);
- NSLog(@"%@",[Square class]);
- }
- return 0;
- }
首先我们创建了一个Rectangle对象rect,之后对rect调用class方法返回一个Class类型的对象,然后打印这个cls对象的内容。而下面我们对Square类直接调用class方法,也能返回Class对象,那么编译运行,我们得到如下结果:
我们可以看到通过class方法我们可以获取当前对象的类型,使用类名来调用通常也是为了返回这个类型的对象,他们都是Class类型的对象。那么我们知道class方法的用处后就可以用于判断了,比如下面的代码:
- #import "Square.h"
- int main(int argc, const char * argv[])
- {
- @autoreleasepool {
- Rectangle *rect=[Rectangle new];
- Square *square=[Square new];
- Rectangle *rectangle=[Rectangle new];
- if([rect class]==[rectangle class]){
- NSLog(@"rect & rectangle is the same class");
- }
- if([square class]==[rect class]){
- NSLog(@"square & rect is the same class");
- }
- }
- return 0;
- }
那么我们很容易就能与基础该程序的效果,请看下图所示:
下面介绍@selector指令,该指令用于一个方法名,比如@selector (alloc),它的返回值是SEL类型,这个指令所获取的SEL类型结果也是用于动态类型的一些方法的,这里我们仅仅有个感性认识即可,那么看下面的代码:
- #import "Square.h"
- int main(int argc, const char * argv[])
- {
- @autoreleasepool {
- SEL sel=@selector(setSide);
- NSLog(@"SEL=%@",NSStringFromSelector(sel));
- }
- return 0;
- }
这里我们需要将SEL结果转换成NSString类型,那么编译运行,我们会得到如下结果:
那么在后面处理动态类型的方法中,我们会看到@selector指令的具体用途。参考下面的程序:
- #import "Square.h"
- int main(int argc, const char * argv[])
- {
- @autoreleasepool {
- Square *square=[Square new];
- NSLog(@"%@",[square isMemberOfClass:[Square class]]?@"YES":@"NO");
- NSLog(@"%@",[square isMemberOfClass:[Rectangle class]]?@"YES":@"NO");
- NSLog(@"%@",[square isMemberOfClass:[NSObject class]]?@"YES":@"NO");
- NSLog(@"%@",[square isKindOfClass:[Square class]]?@"YES":@"NO");
- NSLog(@"%@",[square isKindOfClass:[Rectangle class]]?@"YES":@"NO");
- NSLog(@"%@",[square isKindOfClass:[NSObject class]]?@"YES":@"NO");
- NSLog(@"%@",[square respondsToSelector:@selector(setSide:)]?@"YES":@"NO");
- NSLog(@"%@",[square respondsToSelector:@selector(setWidth:andHeight:)]?@"YES":@"NO");
- NSLog(@"%@",[Square respondsToSelector:@selector(alloc)]?@"YES":@"NO");
- NSLog(@"%@",[Rectangle instanceRespondToSelector:@selector(setSide:)]?@"YES":@"NO");
- NSLog(@"%@",[Square instanceRespondToSelector:@selector(setSide:)]?@"YES":@"NO");
- NSLog(@"%@",[Square isSubclassOfClass:[Rectangle class]]?@"YES":@"NO");
- }
- return 0;
- }
我们先来看运行结果:
我们逐行来解释一下这个程序,isMemberOfClass : class方法用于判断对象是不是class的成员,返回值为BOOL类型,那么这里我们使用三目运算符来获取BOOL表达式的结果,NSString也是id类型的一种,那么我们使用%@来表示。很显然square对象是Square类的一个成员,而不是Rectangle类和NSObject类的成员。
isKindOfClass: class方法用于判断对象是不是class类或其子类的成员。显然square对象是Square类的成员,是Rectangle类和NSObject类的子类成员。
respondsToSelector : selector方法用于判断对象是否可以响应@selector提供的方法,那么直接看上面的结果即可,不用多说了。instanceRespondToSelector : selector方法用于判断指定的实例能否响应@selector提供的方法,那么直接看结果就行了。
这些方法我们仅仅有个感性认识即可,等后续内容使用到了再做深入了解。
我们知道运用动态类型时在程序执行过程中可能会出现异常,那么如何来处理异常呢?Objective-C中引入@try块儿来处理异常,异常处理在@catch块中进行。我们来看下面的代码:
- #import "Fraction.h"
- #import "Complex.h"
- int main(int argc, const char * argv[])
- {
- @autoreleasepool {
- id result;
- id fractionA = [Fraction new];
- [fractionA setTo:1 over:3];
- id complexA=[Complex new];
- [complexA setReal:10.0 andImaginary:2.3];
- @try {
- result=[fractionA add:complexA];
- }
- @catch (NSException *exception) {
- NSLog(@"Caught: %@%@",exception.name,exception.reason);
- }
- @finally {
- NSLog(@"In finally");
- }
- }
- return 0;
- }
代码使用的是我们分数和复数的项目,那么为了引发异常,我们将分数类和复数类都使用id类型来表示,显然编译器不会报错,然后我们对两个不同的对象使用add方法,这显然是不可以的,那么将代码放入@try块中,在@catch块中进行异常处理,这里我们仅仅是打印一些异常信息。在@finally块中编写不论异常是否发生,都要执行的代码,那么编译运行后,我们得到如下结果:
之后我们修改代码,不会出现异常时是这样的情况:
- #import "Fraction.h"
- #import "Complex.h"
- int main(int argc, const char * argv[])
- {
- @autoreleasepool {
- id result;
- id fractionA = [Fraction new];
- [fractionA setTo:1 over:3];
- id fractionB=[Fraction new];
- [fractionB setTo:10 over:18];
- @try {
- result=[fractionA add:fractionB];
- }
- @catch (NSException *exception) {
- NSLog(@"Caught: %@%@",exception.name,exception.reason);
- }
- @finally {
- NSLog(@"In finally");
- }
- }
- return 0;
- }
此时代码不会出错了,那么编译运行就得到了如下结果:
可以看到@finally块中的语句无论异常是否发生,都会执行。所以它常用来进行连接的关闭等操作。如果想主动抛异常,还可以使用@throw指令来进行,这就是更高级内容了,暂时先不涉及。因为异常处理的开销很大,特别是移动设备对资源占用很敏感,所以非必要,请不要使用异常处理。
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