3.1 Objective-C的C语言特性

Objective-C源自C，它是C语言特性和Smalltalk语法的集合。从20世纪80年代开始，Objective-C对C语言进行了大量的扩展，直至30年后的今天，Objective-C已经发展成为当下最流行的编程语言之一。
Objective-C全面支持C99标准。对于C这种程序员早已熟知熟悉的经典语言，作者在此并不准备多做介绍，你可以阅读大学计算机课程中使用的C语言教程，或者Dave Mark编写的经典专著《Learn C on the Mac》。本章只简单介绍Objective-C中一些主要的C语言特性，比如Objective-C支持的C语言数据类型、常量/变量和函数、条件和循环等，以及Objective-C的一些非C语言特性（面向对象特性）。

3.1.1 一个简单的 Hello World

了解一种新语言是从一个最简单的程序开始，Hello World程序无疑是最简单的，让我们从它开始。
打开Xcode，使用菜单“New Project”打开新建项目向导，在项目模板中选择“Mac OS X → Application → Command Line Utility → Foundation Tool”，并可以将项目命名为HelloWorld。为了能更清晰地了解Objective-C这门语言，我们特意选择了最简单的命令行项目，这种类型的项目并不能在iPhone上运行，它是在Mac命令终端环境中运行的。要知道，原本Objective-C就是用来设计Mac程序的，后来才扩展使用到iPhone程序。因此，我们避免了使用Cocoa框架带来的一些复杂性。
Xcode为我们生成了一系列文件，打开其中HelloWorld.m，查看Xcode自动产生的代码如下所示：

#import <Foundation/Foundation.h>
int main (int argc, const char  argv[]) {
    pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
    //插入代码
    NSLog(@"Hello, World!");
    [pool drain];
    return 0;
}

整个代码包括注释不超过10行。然而对于从未接触过这门语言的人来说，可以从中学习到许多东西。

3.1.2 Objetive-C是另一种C

C语言作为传统的计算机教学语言，对许多接受过大学理工科教育的人来说，并不陌生。从上面的代码中，我们看到了许多C语言的特征，比如语句用分号结束，程序开头同样需要导入头文件，还有一模一样的main函数作为程序的入口，等等。实际上，Objective-C完全兼容标准C，它同样采用gcc编译器，可以在Objective-C程序中随意嵌入C代码。对于许多推崇标准C的iPhone程序员来说，他们更倾向于使用C代码而不是Objective-C代码来写iOS应用程序。
因此，虽然Hello World是一个Objective-C程序，但是我们却可以把它变成C程序，将代码修改为：

#include <stdio.h>
int main (int argc, const char  argv[]) {
   printf("Hello World");
   return 0;
}

编译运行程序，黑黑的控制台窗口输出了同样的文字内容。两段代码的区别仅在于：HelloWorld的C语言版没有使用任何框架，而Objective-C版本则使用了Foundation框架。
同C一样，Objective-C源代码也分成了两部分：接口和实现。Objective-C的接口文件采用.h作为后缀名；实现文件的后缀则采用.m，而不是.c（C）或者.cc（C++）。

3.1.3 数据类型

在第2章的Cocoa框架介绍中，提到过Foundation框架是Cocoa框架的基本框架之一（见图2-2 Cocoa框架）。而Foundation框架中就定义了数量众多的数据类型和底层类，例如NSString、NSArray、NSEnumerator和NSNumber。我们不可能全部介绍它们，整个Foundation框架定义了上百个类。但我们会讨论其中最有用的一些。
前面讨论的HelloWorld程序是很重要的，起码对于这一章来说。因为我们后面学习的代码都会基于这个main函数，只需在这个函数中加入少量的代码，程序就可以运行。
1．C基本数据类型
由于Objective-C和C兼容，C语言中的5种基本类型：char、int、float、double、void在Objective-C中仍然可用，并且这些基本类型可以使用的修饰符unsigned、signed、short、long进行修饰。
2．C复合类型
C语言中的复合类型：数组、指针、结构、联合、枚举仍然得到了支持。此外，Objective-C中特有的几种复合类型，就是id、SEL、nil和NULL。
id是指向任意对象的指针，类似C语言中的void*。这里的任意对象是指Objective-C中任何继承自NSObject类的实例。在Cocoa中，NSObject是所有类的根类。所以，可以用id指向任何类型的Objective-C对象。
选择器SEL实际上被定义为const char*，在Objective-C中，用它来指向任何方法的定义，等同于C语言中的函数指针。要创建SEL类型有两种方式，一种是使用@selector()关键字，并在括号中传递一个方法签名作为参数，通过这种方式你可以调用一个Objective-C对象的指定方法：

[object performSelector:@selecotr(doSomething)];

另一种就是通过NSSelectorFromString()函数，把方法签名以字符串的方式作为参数传递，这种方式类似于Objective-C的反射（关于选择器，后面还会介绍）。
nil和NULL都代表了空指针。nil用于Objective-C对象，而NULL则用于指针类型，并且二者不可互换。任何Objective-C对象都是NSObject类的子类，它们都可以用id来指向，因此可以使用nil指针来初始化为空。而C指针类型指向的数据是结构体，而不是对象，因此不能用nil指针初始化为空，但可以用NULL指针初始化为空。此外，NSNull用于指向集合对象，表示集合为空，没有任何有效的对象。
3．布尔类型
由于C没有布尔类型，你可以使用C++中的BOOL类型。但Objective-C提供了自己的布尔类型BOOL，它提供了两个表示真和假的名义值：YES和NO，类似于True和False。让人奇怪的是，它虽然属于Cocoa，却没有使用NS作为前缀（如后所述）。
然而使用BOOL类型时要小心，否则可能会导致出人意料的事情发生。
因为BOOL的定义其实是带符号字符，占1个字节的存储空间。我们实际上可以把一个字节的数据放到BOOL中去，如果把一个超过1字节的整数（如short或int）放进去，那么只有低位字节会被放进BOOL中去。在其他语言中，0定义为假，非0定义为真。而在Objective-C中不同，1定义为YES，0定义为NO。0和1以外的数据即不是YES，也不是NO。例如，我们习惯于这样的语句：

if(isNotEquals(a,b)==YES){// 如果a,b不相等
    ...
    }else{// 如果a,b相等
    ...
} 

isNotEquals (a,b)是一个函数，无论它的返回结果是什么，在if的条件表达式中，它首先会被转换为BOOL类型。但是即使isNotEquals (a,b)函数真的被定义为BOOL类型，它也不一定只返回YES和NO（1和0）。原因如前面所述，如果在isNotEquals函数中返回其他类型，比如int，仍然可以正常转换为BOOL，Objective-C并不会检查出错误。实际上，在isNotEquals函数中很可能是这样返回的：

return a-b;

如果a和b相等，那么返回的实际是NO，即0。如果a为4，b为3，则返回的是1，即YES。这都没有什么问题。但如果a为5，b为2，那么实际上返回的这个布尔值即不是YES，也不是NO，而是整型3。那么接下来的if语句中，3自然不等于YES（YES=1），你会发现程序的结果是a与b相等。问题是，你觉得5和2应该相等吗？
解决问题的方式有两种，要么你要确保每一个BOOL值返回的除了YES和NO外不能有其他值，比如上面的返回语句应该修改为：

Return a-b!=0;

要么，在条件表达式中，永远只和NO进行比较，而不要和YES进行比较，比如：

If(isNotEquals(a,b)==NO){// 如果a,b相等
    ...
    }else{// 如果a,b不相等
    ...
}

喜欢使用哪种方式，完全由你个人的喜好来定。
4．NS结构体
Cocoa的Foundation框架中定义了大量的结构体，如NSRange、NSPoint、NSSize等，这些结构体统一用NS作为前缀，在后面的章节中你还会见到一些其他的NS结构体。
下面介绍一些有用的NS结构体。
（1）NSRange
NSRange的定义是：

typedef struct _NSRange{
         unsigned int location;
         unsigned int length;
}NSRange;

它有两个有用的成员，location表示范围从哪个数字开始，默认为0，length表示范围的大小，默认值是NSNotFound，表示不存在的范围。比如：

NSRange range={3,6};

这个语句用C语言的风格创建了一个NSRange变量，这个NSRange表示了从3开始、总长度为6的数值范围。
或者用给结构成员赋值的方式初始化NSRange：

NSRange range;
range.location=3;
range.length=6;

但是Cocoa还为所有的结构提供了便利函数NSMakeXXX：

NSRange range=NSMakeRange(3,6);

可以很方便地创建一个NSRange。
（2）NSPoint、NSSize和NSRect
结构体可能是最方便表述几何图形的数据类型了，比如NSPoint、NSSize和NSRect。这3个结构体构成了一个二维平面中最基本的数据类型。
NSPoint表示物体在二维坐标中的x位置和y位置：

typedef struct _NSPoint{
float x;
float y;
}NSPoint;

NSSize用于表示一个形状的大小，任何占据一定二维空间的形状，总是离不开宽和高这两个属性：

typedef struct _NSSize{
        float width;
        float height;
}NSSize;

NSRect用于表示一个矩形，它由矩形的坐标位置和大小共同构成，很显然位置可以用NSPoint表示，而大小就用NSSize表示：

typedef struct _NSRect{
         NSPoint origin;
         NSSize size;
}NSRect;

5．NS类
既然Objective-C是“面向对象的C”，那么除了对C的基本数据类型进行全面支持外，当然也对这些类型进行了面向对象的封装和扩展。Cocoa框架把所有的类都加了“NS”前缀——来自于Cocoa前身NextSTEP的缩写，以显示和Core Foundation类的区别（以CF为前缀），比如NSString、NSNumber、NSArray、NSDictionary。本书中会大量使用这些NS类。
与C语言寥寥数种的基本数据类型不同，NS类家族可谓种类繁多，本书不可能逐一讨论。在此，我们将只介绍几种最常用的NS类。
（1）NSString和NSMutableString
在HelloWorld程序中有一个打印语句：
NSLog(@"Hello, World!");
其中@"Hello, World!"就是一个字符串，即NSString。注意，使用@和双引号来括住字符串，而不是像C++一样只使用双引号来括住字符串，这样就是一个NSString类型的字符串常量。
NSString有许多封装的特性，比如统计字符串的长度，将自身与其他字符串进行比较，方便地将自身转换为整数或浮点数。
出于性能上的考虑，你不能改变NSString的值，比如在NSString对象中临时插入其他字符或者删除某些内容，这跟Java语言中的String类型是一样的。当然当你确实需要这样做的时候，可以使用NSString的可变版本，NSMutableString。后者和前者几乎一模一样，除了可以对其储存的字符串进行改变操作。
创建一个NSMutableString可以用以下代码：

NSMutableString mutableStr=[NSMutableString stringWithString:@”Following me”];

现在，我们可以任意替换其中的字符内容：

NSRange range={10,2};
[mutableStr replaceCharactersInRange:range withString:@”you”];

于是，这个字符串的内容变成了“Following you”。如果想把这个字符串中的“me”删除，可以用NSString的deleteCharatersInRange方法：

[ mutableStr deleteCharactersInRange:range];

当然NSMutableString类最常用的方法还是appendString方法，在字符串的末尾加上另一个字符串：

-(void) appendString:(NSString)nsstring;

（2）NSNumber
NSNumber用于处理所有与数字相关的数据类型，从整型到浮点型的数据，也包括前面提到的BOOL类型。我们可以通过一系列的方法把基本数据类型包装为NSNumber:

+(NSNumber) numberWithChar:(char)value;
+(NSNumber) numberWithInt:(int)value;
+(NSNumber) numberWithFloat:(float)value;
+(NSNumber) numberWithBool:(BOOL)value;

类似的方法还有很多，包括各种unsigned和long型数据的版本，我们不能一一列举。创建了NSNumber对象之后，我们就可以把它存储到NSArray和NSDictionary集合中去，而此前这两种集合对象是无法存放基本类型数据的。当我们从集合中把NSNumber取出来后，又可以通过以下方法将其还原为原来的基本类型：

-(char)charValue;
-(int)intValue;
-(float)floatValue;
-(BOOL)boolValue;
...

很显然，这些方法是和创建NSNumber的方法一一对应的。
（3）NSArray和NSMutableArray
NSArray与C语言中的数组是类似的，但是它还封装了很多C数组不具备的特性。比如，它不需要像数组一样，随时随地都需要程序员对数组下标越界进行检查和判断。它其实更像Java语言中的ArrayList。
但是正如前面提到过的，NSArray只能存储Objective-C对象，而不能存放基本数据类型，如int、float、char、struct、enum等。
提示：NSDictionary也有同样的限制。
此外，NSArray也不能存放空值nil，因为nil用作NSArray的结束符。NSArray的最后一个元素永远是nil对象。
NSArray有一个便利的创建方法，可以一次性创建一个包括了许多元素的NSArray对象，如下所示：

NSArray array=[NSArray arrayWithObjects:@”one”,@”two”,@”three”,nil];

这个方法提供了数目不定的参数作为其初始的创建时就包含的元素。牢记前面的两个限制：1）其元素只能是对象；2）最终要以一个nil结束。
要获得NSArray的元素数目很容易，访问其count属性即可。
使用以下方法访问指定索引的对象：

-(id)objectAtIndex:(unsigned int)index;

如果索引大于数组元素中的个数，Cocoa会抛出NSRangeException异常。
然而，NSArray是不可变的对象数组，一旦创建就不可能增加和删除其中包含的对象——当然对象自身还是可以改变的。但是数组的元素个数不会改变，其中的元素也不能替换。
如果你需要一个在创建后仍然可以任意增加和删除元素的数组，可以使用NSArray的可变版本NSMutableArray。
通过类方法arrayWithCapacity和arrayWithArray来创建一个可变数组：

+(id)arrayWithCapacity:(unsigned)numItems;
+(id)arrayWithArray:(NSArray)array;
...

创建NSMutableArray的类方法有很多，但最常见的是这两个。创建之后就可以用addObject方法从数组末尾添加对象：

-(void)addObject:(id)anObject;

同样，获取某个索引处的对象使用继承自NSArray的objectAtIndex方法。
NSMutableArray还可以删除某个索引处的对象：

-(void)removeObjectAtIndex:(unsigned)index;

同C数组一样，NSArray和NSMutableArray也是从0开始索引的。此外，可变数组可以在特定索引处插入/替换某个对象，进行数组排序等。
（4）NSDictionary和NSMutableDictionary
字典也称散列表（Java语言中）或者关联数组（C语言中），在Objective-C中用NSDictionary表示字典。创建一个NSDictionary通常是使用类方法：

+(id)dictionaryWithObjectsAndKeys:(id)firstObject,...;

…代表了可变参数数组，一系列个数不能确定的同类型参数的集合。跟NSArray一样，一旦创建并初始化了一个NSDictionary，其包含的对象就不能改变：

NSDictionary d=[NSDictionary dictionaryWithObjectsAndKeys:
        obj1,@”first object”,obj2,@”second object”,nil];

同样，在字典的最后以nil标志结束。在初始化方法的参数列表中，除了nil外，所有的参数都是成对的，比如：对象obj1和字符串“fist object”是一对，对象obj2和字符串“second object”是一对。每对都代表字典集合中所存储的一个对象和它对应的索引键，当然，索引键在字典中是唯一的。我们可以通过索引键来检索字典中存放的对象：

-(id)objectForKey:(id)aKey;

这样，通过键“first object”查找字典d中存储的对象obj1：

id something=[d objectForKey:@”first object”];

NSMutableDictionary是可变字典。假设需要在字典d中增加新的对象，我们可以创建NSMutableDictionary：

NSMutableDictionary mutableD=[NSMutableDictionary 
        dictionaryWithDictionary:d];
[d setObject:obj3 forKey:@”third object”];

如果新加入的对象所采用的索引键与字典中已存在的键相同，则原来的对象会被覆盖。这就是为什么方法名采用了setObject而不是addObject的原因。
要删除字典中的对象，可采用如下方法：

-(void)removeObjectForKey:(id)aKey;

（5）NSDate和NSDateFormatter
日期的显示非常重要，我们最常用到日期的地方就是获取当前时间，这也是为什么可以使用iPhone手机用来取代手表，并用它来做烦人的闹钟。
NSDate的date类方法创建了一个临时的NSDate对象，它代表了当前时间：

NSLog(@”当前时间：%@”,[NSDate date]);

这会在控制台输出如下内容：
当前时间：2011-7-30 15:37:02 -0570
NSDateFormatter类用于和NSDate配合，将各种格式的字符串转换为NSDate或从NSDate转换为指定格式的文本。
日期转换为文本：

NSDateFormatter df=[[NSDateFormatter alloc]init];
[df setDateFormat:@”yyyy/MM/dd”];
NSLog(@”%d”,[df stringFromDate:[NSDate date]];

从文本转换为日期使用：

NSDate date=[df dateFromeString:@”2011-7-30”];

3.1.4 常量、变量和宏

Objective-C的变量声明和C完全相同：类型<变量名>。如果是声明对象的话，需要使用指针符号“*”，例如前面曾经见到过的许多代码：

NSDate date;
NSString string;
NSArray array;
...

常量可以使用static关键字声明：

static NSString string=@”abc”;

也可以通过预定义宏来声明：

#define PI 3.14
#define PATH @”images”;
3.1.5  #include和#import

C和Objective-C都使用头文件来声明类型、结构体、符号常量和函数原型等，因此需要通知编译器去头文件中查找相应的定义。为了实现这个目的，你可以使用#include和#import语句，二者的区别仅在于#import是GCC编译器提供的，它可保证同一个头文件无论被包含多少次始终只导入一次。由于这个特性，你完全可以在Objective-C程序中用#import取代#include。
HelloWorld程序中的#import 文件语句中的第一个Foundation并不代表目录，而是指我们在第2章中提到过的Foundation框架。
提示：包含头文件时，框架和库中的头文件用尖括号引住，项目中的头文件用双引号引住。如#import 和 #import“ViewController.h”。

3.1.6 函数

Objective-C支持函数的声明和定义。但函数不是类的一部分。函数可以在.h头文件中进行声明，也可以直接在.m文件中定义（调用前）。关于函数的声明和定义，请遵循标准C的语法规范。

3.1.7 分支和循环

Objective-C支持C的所有分支语句和循环语句：switch语句、判断、while循环、do…while循环和for循环。除此之外，从Objective-C 2.0开始，支持快速迭代，类似VB 中的For…each语法。使用快速迭代，可以简单地遍历数组元素：

For(NSString each in array){
        NSLog(@”%@”,each);
}

其中，array是一个字符串数组。显然，这样的语法显得更加简洁明快。快速迭代不仅仅可用于数组，也可以用于遍历任何集合对象。