此文概括介绍了 Objective-C 语言中的基本元素。其范围仅限于 Objective-C 语言对 ANSI C 的扩展，而没有介绍 C 语言的基础元素，因为介绍这方面的资料已经有很多了。

A.1 变量

在 Objective-C 中，变量名的词法规则与 ANSI C 中变量名的词法规则相同，即变量名由字母、下划线或数字（1~9）的组合组成，但第一字符不能是数字，而且区分大小写。

A.1.1 Objective-C 保留字

在一门编程语言中，保留字(reserved word)是指在该语言中具有特殊意义的符号，因此它不能用作变量的名称。在 ANSI C 相比的基础上，Objective-C 增加了许多保留字，如表A-1所示：

表A-1 不能用作变量名的 Objective-C 保留字

A.1.2 变量的范围

变量的可见性和可访问性与其范围有关。变量可以存在于语句块、函数、方法、对象实例（或关联起来的对象）、单个文件和多个文件中。ANSI C 定义了以下4种变量范围。

• 块： 在语句块中声明的变量拥有块范围。在语句块中声明的变量只能在这个语句块中可见和被访问。
• 文件：拥有文件范围的变量只能在声明它的文件中可见和被访问。
• 函数：在函数/方法中声明的变量拥有函数范围。这些变量只能在相关函数/方法中可见和被访问。
• 函数原型：在函数/方法原型的参数列表中定义的变量拥有函数原型范围。这些变量可以在相关函数/方法中可见和被访问。

访问修饰符

Objective-C 增加一系列访问修饰符指令，使用这些指令可以更精细地控制对实例变量的访问。

Objective-C 定义了多条编译指令，使用这些指令可以控制实例变量的范围，即在程序中控制变量的可见性。

• @private: 实例变量只能在声明它的类和该类的其他实例中被访问。
• @protected: 实例变量可以在声明它的类和该类子类的其他实例方法中被访问。如果没有为实例变量指定保护级别，这是默认的变量范围。
• @public: 可以在任何位置访问实例变量。
• @package: 可在通过任何类实例和函数访问实例变量，但在包之外，实例变量会被当成私有变量。该范围可用于库和框架中的类。

这些指令称为访问修饰符，用于修饰在实例变量声明语句块中声明的实例变量。代码清单A-1展示了类实例变量的声明语句，这段代码声明了一个可在任何位置访问的变量（int型变量counter）、一个只能在声明它的类及该类的子类中访问的变量（float型变量temperature），以及一个只能在声明它的类中访问的变量（NSString *型变量descripton）。

代码清单A-1 使用访问修饰符声明实例变量

{
    @public int counter;
    @protected float temperature;
    @private NSString *description;
}

A.2 数据类型

因为 Objective-C 是 C 语言的严格父集，所以它支持所有 ANSI C 数据类型和类型限定符。Objective-C 还定义了许多本语言专用的数据型（布尔型、类实例类型、id类型、类定义类型、块类型、枚举类型）。下面几节详细介绍这些内容。

A.2.1 布尔型

布尔型是用于存储布尔值的 Objective-C 数据类型，它有两个值：真值和假值。在 Objective-C 中，这两个值被定义为 YES 和 NO，而不是 true(1) 和 false(0)。为一个布尔值分配的存储大小为1字节。Objective-C 还支持 C99 类型的 _Bool 和 bool，但 BOOL 是 Objetive-C 中首选布尔数据类型。

A.2.2 类实例类型

类实例类型代表对象、类和超类(superclass)。Objective-C 运行时环境中有多种类实例类型，其中最常用的是 id 类型。

1. id类型

id 类型是所有 Objective-C 对象指针的根类型，用于存储对任何 Objective-C 对象（不论哪种类型）的引用。下面的语句声明了一个类型�为 id、名为 myObject 的变量。

id myObject; // 该变量的实例化对象可以是任何类型

Objective-C 的 id 类型在程序运行时等价于一种 C 语言结构，该结构被定义为指向类型定义结构 objc_object 的指针，如代码清单A-2所示。

代码清单A-2 id 类型的定义

typedef struct objc_object
{
    Class isa;
}  *id;

换言之，id 仅是一个指向含有 objc_object 标识符的 C 语言结构的指针。

2. instancetype 关键字

instancetype是一个上下文关键字，可用作方法结果的数据类型，它表明方法返回了相关结果类型。方法返回相关结果类型是指方法返回接收对象所属类的实例。通过相关结果类型可以推断出下列方法类型：

• 以 alloc 或 new 开头的类方法；
• 以 autorelease、init、retain 或 self 开头的实例方法。

下面语句使用关键字 new 创建了一个 OrderItem 对象。

OrderItem *item = [OrderItem new];

尽管 NSObject 类的 new 方法将 id 设置为返回类型，但编译器会根据名为 item 的接收对象所属的类，推断正确的结果类型（本例中为 OrderItem *）。

instancetype 关键字可用于明确指明，方法返回的是相关结果类型。代码清单A-3展示了 OrderItem 类的一个例子，该类的接口定义了一个返回相关结果类型的方法。

代码清单A-3 使用 instancetype 关键字返回相关结果类型的值

@interface OrderItem : NSObject
+ (instancetype)orderItemWithDescription:(NSString *)description 
                                   price:(float)cost;
@end

A.2.3 类定义类型

类定义类型定义了 Objective-C 运行时数据结构。它们包括 SEL、IMP、Class、objc_object类型。

1. SEL 类型

SEL 类型代表方法选择器，是一种在 Objective-C 运行时环境中代表方法名称的数据类型。使用编译器指令 @selector，可以为名为 helloworld 的方法选择器创建 SEL 类型的变量：

SEL myHelloMethod = @selector(helloWorld);

该选择器可用于调用对象中的 helloWorld 方法。

2. IMP 类型

IMP 类型代表一种方法指针，这种指针指向实现方法的函数的内存起始地址。下面是定义 IMP 的类型的语法：

typedeff id (*IMP)(id, SEL, ...);

如这个类型定义所示，被 IMP 类型指向的函数接收一个 id 类型、一个方法选择器（SEL）和可变参数（由可变参数符号...代表）作为参数，并返回 id 类型的结果。

3. Class 类型

Class 类型代表 Objective-C 类实例（即对象），由各种数据元素构成。下面是定义 Class 数据类型的语法：

typedef struct objc_class *Class;

如这个类型定义所示，Class 数据类型是一种指针，这种指针指向带 objc_class 标识符的不透明类型。objc_class 结构的成员只能由专门定义的函数（尤其是使用 Objective-C 运行时库函数）访问。

4. objc_object 类型

Objective-C 对象拥有相应的运行时数据类型。当编译器解析 Objective-C 对象的代码时，会生成创建运行时对象类型的代码，即 objc_object 类型。如代码清单A-4所示， 这种数据类型是一种带 objc_object标识符的 C 语言结构。

代码清单A-4 objc_object

struct objc_object
{
    Class isa;
    /* ...含有实例变量值的可变长度数据... */
}

objc_object类型含有一个变量，该变量的类型为 Class、名称为 isa；换言之，它是一个指向 objc_class 类型变量的指针。

A.2.4 块类型

块提供了创建一组语句（即语句块）并将其赋予变量（以便在将来调用）的方式。块类似于 C 语言的标准函数，但块除了是可执行代码外，还含有与堆内存或栈内存绑定的变量。块是一种 Objective-C 对象（类型为块），而且与所有 Objective-C 对象一样，它也是通过指针被访问的。像处理 Objective-C 对象一样，使用 id 类型可以引用块对象。下面的语句声明了一个名为 incrementSum 的块类型变量，该变量拥有一个类型为 int 的参数并且不会返回任何值。

void (^incrementSum)(int);

可以使用存储修饰符 __block 创建块变量。它可以应用于同一词法范围内、块常量外部的变量，并使用该变量能够在这个块常量中修改。该存储修饰符无法与本地存储修饰符 auto、register 和 static 应用于同一个变量。代码清单A-5给出了 __block 存储修饰符的用法。

代码清单A-5 __block 存储修饰符的用法

__block int totalSum = 0;
void (^incrementSum)(int) = ^(int amount) {
    totalSum += amount;
    NSLog(@"Current total = %d", totalSum);
};
incrementSum(5);

执行代码清单A-5所示代码，会输出如下结果；

Current total = 5

因此，块变量 totalSum 被初始化为0，然后在调用该块常量时被修改。

A.2.5 枚举类型

Objective-C 支持标准的 C 语言枚举类型，并且为指定枚举的类型提供了支持。枚举类型由使用关键 enum 定义的一系列已命名值（也称为“枚举器”）构成。被声明为枚举型的变量可以被赋予任何枚举器值。代码清单A-6定义了含有一组值的枚举型变量，该变量的名称为 color，含有 Red、Green 和 Blue 值。

代码清单A-6 枚举型定义示例

enum
{
    Red,
    Green,
    Blue,
} color;

枚举器的默认类型为 int。Objective-C 支持显示地设置枚举的类型，这也称为“含有固定基础类型的枚举类型”。枚举支持的基础类型是带符号或不带符号的整型（char、short、int、long）。类型应该在 enum 关键字之后指定，而且前面要加冒号（:）。代码清单A-7所示的代码定义了一个枚举型变量，它的名称为 color，含有一个组类型为 unsigned char 的值：Red、Greed、Blue。

代码清单A-7 含有固定基础类型的枚举类型

enum : unsigned char
{
    Red,
    Green,
    Blue,
} color;

通常，可使用类型定义声明枚举类型。代码清单A-8所示的代码使用类型定义声明了一个枚举型变量，该变量的名称为 color，含有一组类型为 unsigned char 的值：Red、Greed、Blue。

代码清单A-8 含有固定基础类型的枚举类型定义

typedef enum : unsigned char
{
    Red,
    Green,
    Blue,
} ColorType;
ColorType color;

在 Objective-C 中，定义枚举型值的首选方式是用 NS_ENUM 宏。该宏提供一种约定机制来声明枚举值的基础类型，并使用一条语句定义新的枚举类型。代码清单A-9使用 NS_ENUM 宏定义了代码清单A-8中定义的枚举类型。

代码清单A-9 使用 NS_ENUM 宏定义枚举类型

typedef NS_ENUM(unsigned char, ColorType)
{
    Red,
    Green,
    Blue,
};

如代码清单A-9所示，这个宏的第一个参数是基础类型，而它的第二个参数是新枚举类型的名称。像普通块语句一样，这些值会存储在语句块中。

A.3 操作符

Objective-C 支持 ANSI C 定义的操作符，尤其是下面这些操作符：

• 赋值操作符
• 算术操作符
• 复合赋值操作符
• 增量和减量操作符
• 逻辑比较操作符
• 逻辑判断操作符
• 逐位运算操作符
• 复合逐位运算操作符
• 三元运算操作符
• 类型转换操作符
• sizeof操作符
• 地址操作符（&）
• 间接操作符（*）
• 逗号操作符

要详细了解这些算术转换法则以及这些操作符的优先等级和关系，请参阅 ANSI C 的规定。

脱字操作符（^）用于处理块对象，特别是声明块对象类型和定义块常量。

A.4 语句

Objective-C 支持 ANSI C 定义的条件、循环和跳转语句，尤其是下面这些语句：

• 条件语句（if、if else、if else if、switch）
• 循环语句（for、while、do while）
• 跳转语句（return、goto、break、continue）

A.5 类元素

Objective-C 中的类由多个结构化元素构成，这些元素通常分为几个部分。本节概括介绍这些基本类元素。

A.5.1 实例变量

实例变量是为类声明的变量，用于在类实例的生命周期中保存实例的值。实例变量会在对象被初次创建时被分配内存，并在对象被释放时被释放内存。实例变量拥有与对象对应的默认作用范围和命名空间。可以在类接口、类实现文件或类扩展的实例变量声明语句块中声明实例变量。实例变量的声明语句块必须紧跟相应的接口、实现文件和类扩展声明语句。代码清单A-10展示了声明 Hello 类实例变量的例子。

代码清单A-10 Hello类实现文件中声明实例变量的语句块

@implementation Hello
{
    // 在此处声明实例变量
    ...
}
...
@end

建议在类的实现文件（而不是公共的类接口）中声明实例变量。通常应在类实现文件专用的变量扩展中声明实例变量。

实例变量的所有权限定符

Objective-C 所有权限定符是一种只能应用于可保留对象指针的类型限定符。要设置变量的所有权规则，应在变量声明中将所有权限定符放置在对象指针类型之前。表A-2列出了4个所有权限定符。

默认的所有权限定符为__strong（在没有明确设置限定符的情况下）。下面语句声明了一个名为hello的变量（类型为 Hello *），其所有权限定符为 __weak。

__weak Hello *hello;

A.5.2 属性

在 Objective-C 中，属性通过访问方法（即获取方法和设置方法），为访问对象的共享状态提供了一种便利机制。属性与实例变量的区别在于，属性不直接访问对象的内部状态。在处理 Objective-C 属性时，编译器可以根据你提供的规格自动生成访问方法。

可以使用 @property 关键字声明属性，后跟一系列可选特性（封闭在圆括号内）、属性类型和属性名称。

 @property (特性) 类型 属性名称;

属性声明特性用于设置存储语义和其他属性行为。表A-3列出了可用的属性特性。

表A-3 属性的特性

属性定义是在类的实现文件中实现的。在大多数情况下，属性是由实例变量支持的，因此属性定义包括定义属性的获取方法和设置方法、声明实例变量以及在获取/设置方法中使用这些实例变量。 Objective-C 提供了3种定义属性的方式：显示定义、通过关键字补全和自动补全。

A.5.3 方法

Objective-C 既支持实例方法，也支持类方法。实例方法是指在类实例（对象）中调用的方法，因此，实例方法可以直接访问对象的实例变量。类方法是指在类中调用的方法。可以在类的接口、协议和类别（category）中声明方法。因此，应在相应的类/类别的实现文件中定义已声明的类。

方法的声明设置了方法的类型、返回值的类型、方法的名称、方法的参数和相应的参数类型。方法的类型标识符指明了该方法是类方法还是实例方法。类方法的声明中含有一个加号（+），它表明方法的作用范围为类，这意味着方法作用类一级，无法访问类中的实例变量（除非将它们作为参数传递给方法）。实例方法的声明中含有一个减号（-），它表明这些方法的作用范围为对象。这意味着这些方法作用于对象一级，而且可以直接访问对象及其父对象中的实例变量（在遵守这些实例变量访问控制规定的情况下）。

方法的名称中含有参数和冒号。每个参数的类型都是在圆括号中设置的，后跟方法原型参数。参数的名称和类型由冒号分隔，如下例所示：

-(void)incrementSum:(int)value;

该方法的名称为 incrementSum:，它拥有一个 int 型的参数 value。如果方法含有多个参数，就需要多个名称-参数对，如下例所示：

-(int)addAddend1:(int)a1 addend2:(int)a2;

该方法的名称为 addAddend1:addend2:，它拥有两个 int 型的参数 a1 和 a2。

返回类型用于设置方法返回变量的类型（如果存在返回变量）。返回类型是在圆括号中设置的，后跟方法的类型。如果方法没有返回值，那么就应将返回类型声明为 void。

下面的语句声明了一个类方法，它的名称为 hydrogenWithProthons:neutrons:，拥有两个 unsigned int 型的参数 nProtons 和 nNeutrons。

+ (void)hydrogenWithProthons:(unsigned)nProtons neutrons:(unsigned)nNeutrons;

A.5.4 接口

类接口设置了类的状态和行为，封装了实例变量、属性和方法。类接口的声明以 @interface 指令和类名称开头，以 @end 指令结束。代码清单A-11展示了声明类接口的正式语法。

代码清单A-11 类接口的声明语法

@interface 类的名称 : 父类的名称
{
    // 实例变量的声明
    ...
}
    // 属性和方法的声明
    ...
@end

父类创建了通用接口和实现代码，子类可以继承、修改和补充这些元素。Objective-C 中的绝大多数类都是 NSObject 类的子类，NSObject 类是大多数 Foundation 框架的根类（基类），它提供了 Objective-C 运行时环境的基础接口。

提前声明

使用 @class 指令可以在获取类的完整规格前，在类接口中声明类。这样做可以在无须导入相应头文件的情况下，告诉编译器类的存在，从而使编译器能够执行静态类型检查。提前声明可用于解决文件之间的循环依赖问题。

A.5.5 实现代码

类的实现文件通过实现类的属性和方法定义了类的行为。类实现文件以 @implementation 指令和类的名称开头，以 @end 指令结束。代码清单A-12展示了声明类实现文件的正式语法。

代码清单A-12 类实现文件的语法

@implementation 类的名称
{
    // 实例变量的声明
    ...
}
    // 属性和方法的定义
    ...
@end

在类实现文件中定义的方法必须直接与相应的类接口对应，例如，代码清单A-13所示的代码创建了 Greeting 类的接口和相应的实现代码。

代码清单A-13 Greeting类接口和实现代码

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface Greeting : NSObject
@property (readwrite) NSString *salutation;
-(void)hello:(NSString *)user;
@end

#import "Greeting.h"
@implementation Greeting
-(void)hello:(NSString *)user
{
    NSLog(@"%@, %@", self.salutation, user);
}
@end

A.5.6 协议

协议规定了类可以实现的方法和属性。协议的声明以 @protocol 指令开头，后跟协议的名称，以 @end 指令结束。协议中含有必选和可选方法。协议的实现代码无须实现可选方法。@required 指令和 @optional 指令（后跟一个或多个方法名称）用于设置必选和可选方法。如果没有明确设置这两个关键字中的任何一个，那么默认为使用 @required 指令。代码清单A-14展示了声明协议的语法。

代码清单A-14 声明协议的语法

@protocol 协议的名称
// 属性的声明
@required
// 方法的声明
@optional
// 方法的声明
@end

通过在尖括号中设置其他协议，可以组合使用协议，这称为遵守其他协议。逗号用于分隔多个协议，如代码清单A-15所示。

代码清单A-15 组合使用多个协议

@protocol 协议的名称<协议的名称>
// 方法的声明
@end

通过类似的语法可以使用接口遵守多个协议，如代码清单A-16所示。

代码清单A-16 使接口遵守协议的语法

@interface 类的名称 : 父类的名称<协议的名称>
// 方法的声明
@end

通常，类的接口和实现代码存储在不同的文件中，存储接口的头文件拥有 .h 后缀，而实现文件拥有 .m 后缀。

A.5.7 类别

通过类别（category）可在不进行子类化的情况下，为已经存在的类添加功能。类别中的方法会变成类的组成部分（在程序范围之内），并且会被该类的所有子类继承。

类别接口声明以 @interface 关键字开头，后跟已经存在的类名称、由圆括号封装的类别名称以及类别遵守的协议（如果存在），以 @end 关键字结束。应在这些语句之间添加方法的声明。代码清单A-17展示了声明类别的语法。

代码清单A-17 声明类别的语法

@interface 类的名称(类别的名称)
// 方法的声明
@end

与类的实现文件相似，类别在其实现中定义方法。代码清单A-18展示了类别实现的语法：

代码清单A-18 类别实现的语法

@implementation 类的名称(类别的名称)
// 方法的定义
@end

A.5.8 类扩展

可以将类扩展为匿名类别。在类扩展中声明的方法必须在相应类的实现文件中实现。与类别相反，类扩展可以声明实例变量和属性。代码清单A-19展示了类扩展的语法：

代码清单A-19 声明类扩展的语法

@interface 类的名称()
{
    // 实例变量的声明
}
// 属性的声明
// 方法的声明
@end

通常，可以将类扩展放在类的实现文件中，使用它们组织和声明额外的、必要的私有方法（如不属于已声明的公用 API 的方法），以单独在某个类中使用。