Ruby 和 Objective-C 这两种语

程序员文章站 2022-07-15 20:11:19

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Ruby 和 Objective-C 这两种语言看上去好像天南地北：一种是动态语言，另一种则是静态语言；一种是解释型语言，另一种是编译型语言；一种有简洁的语法，另一种则是有点冗长的语法。从优雅的角度来看，Ruby似乎更能给我们一种*的编程体验，所以很多人都放弃了Objective-C。

但这是一个不幸的笑话。Objective-C其实并不像别人认为的那样是件紧身衣，它和Ruby一样都受Smalltalk影响，它拥有很多Ruby开发者都喜爱的语言功能–动态方法查找、鸭子类型、开放的类和通常情况下高度可变的runtime等这些功能在Objective-C中同样存在，即使那些不出名的技术也是一样。Objective-C的这些功能都要归功于它的IDE和编译器，但也是因为它们才使你不能*地编写代码

但是等一下，怎么能说Objective-C是动态语言呢？难道它不是建立在C语言的基础上？

你可以在Objective-C代码中包含任何C或C++的代码，但这不意味着Objective-C仅限于C或C++代码。Objective-C中所有有意思的类操作和对象内省都是来自于一个叫Objective-C Runtime的东西。这个Objective-C Runtime可以和Ruby解释器相媲美。它包含了强大的元编程里所需要的所有重要特性。

其实C语言和Ruby一样是支持这些特性的，用property_getAttributes或method_getImplementation方法就能将selector对应到具体实现(一个selector处理一个方法)，并判断这个对象能否对这个selector做出反应，再遍历子类树。在Objective-C的众多方法中，最重要的就是objc_msgSend方法，是它推动了应用中的每次消息发送。

消息的传递

Smalltalk才是实至名归的第一种面向对象语言，它用“从一个对象发送信息给另一个对象”的新概念取代了“调用函数”的旧概念，对后面的语言发展产生了深远的影响。

你可以在Ruby中通过这样写来实现消息的发送：

receiver.the_message argument

Objective-C的实现方式和Ruby的差不多：

[receiver theMessage:argument];

这些消息实现了鸭子类型的方式，也就是说关注的不是这个对象的类型或类本身，而是这个对象能否对一个消息做出反应。

发送消息真的是非常棒的事，但是只有当消息在传送数据时，它的价值才会被发挥地更大：

receiver.send(:the_message, argument)

和

[receiver performSelector:@selector(theMessage:) 
withObject:argument];

正如Ruby中方法需要symbol支持一样，Objective-C中selector也需要string来支持。（在Objective-C中没有symbol。）这样就可以让你通过动态的方式使用一个方法。你甚至可以通过NSSelectorFromString方法来使用string创建一个selector，并在一个对象里执行它。同样的，我们可以在Ruby中也可以创建一个string或symbol，并把传给Object#send方法。

当然，无论是哪种语言，一旦你将一个消息发送给不能处理该消息的对象，那么默认情况下就会抛出一个异常，还会导致应用的崩溃。

当你想在调用一个方法前判断一下这个对象是否能够执行这个方法，你可以用Ruby中的respond_to？方法来检查：

if receiver.respond_to? :the_message

  receiver.the_message argument
end

Objective-C中也有差不多的方法：

if ([receiver respondsToSelector:@selector(theMessage:)]) {

    [receiver theMessage:someThing];
}

变得越来越动态

如果你想在一个不能修改的类（像系统类）中添加你想要的方法，那么Objective-C里的category一定不会让你失望 — 很像Ruby中的“开放类”。

举个例子，如果你想将Rails中的to_sentence方法添加到NSArray类中，我们只需要对NSArray这个类进行扩展就好了：

@interface NSArray (ToSentence)
 
- (NSString *)toSentence;
 
@end
 
@implementation NSArray (ToSentence)
 
- (NSString *)toSentence {

    if (self.count == 0) return @"";

    if (self.count == 1) return [self lastObject];

    NSArray *allButLastObject = [self subarrayWithRange:NSMakeRange(0, self.count-1)];

    NSString *result = [allButLastObject componentsJoinedByString:@", "];

    BOOL showComma = self.count > 2;

    result = [result stringByAppendingFormat:@"%@ and ", showComma ? @"," : @""];

    result = [result stringByAppendingString:[self lastObject]];

    return result;
}
 
@end

Category是在编译的时候将方法添加到程序中 — 让我们在runtime中动态捕捉它们怎么样？

有些消息可以嵌套数据，就像Rails的dynamic finders。Ruby通过对method_missing 和 respond_to这两个方法的重写，先匹配模式，再将新方法的定义添加到这个对象中。

Objective-C中的流程是差不多，但我们不是重写doesNotRecognizeSelector:方法（相当于Ruby中的method_missing方法），而是在resolveClassMethod:方法中捕捉Category添加的方法。假设我们有一个叫+findWhere:equals:的类方法，它可以得到property的名称和值，那么通过正则表达式就可以很容易实现找到property的名字，并通过block来注册这个selector。

+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel {

    NSString *selectorName = NSStringFromSelector(sel);
 
    NSRegularExpression *regex = [NSRegularExpression regularExpressionWithPattern:@"^findWhere(\\w+)Equals:$" options:0 error:nil];

    NSTextCheckingResult *result = [regex firstMatchInString:selectorName options:0 range:NSMakeRange(0, selectorName.length)];

    if (result) {

        NSRange propertyNameRange = [result rangeAtIndex:1];

        NSString *propertyName = [selectorName substringWithRange:propertyNameRange];
 
        IMP implementation  = imp_implementationWithBlock((id) ^(id self, id arg1) {

            return [self findWhere:propertyName equals:arg1];

        });
 
        Class metaClass = object_getClass(self);
 
        class_addMethod(metaClass, sel, implementation, "@@:@@");

        return YES;

    }
 
    return [super resolveClassMethod:sel];
}

这个方法的优点就是我们不需要去重写respondsToSelector:，因为每个在类中注册过的selector都会去调用这个方法。现在让我们调用[RGSong findWhereTitleEquals:@“Mercy”]。当findWhereTitleEquals:第一次被调用的时候，runtime并不知道这个方法，所以它会调用resolveClassMethod:，这时我们就将findWhereTitleEquals:这个方法动态添加进去，当第二次调用findWhereTitleEquals:的时候，因为它已经被添加过了，所以就不会再调用resolveClassMethod:了。

这里还有一些别的方法来实现捕捉动态方法。你可以通过重写resolveClassMethod: 和 resolveInstanceMethod:方法（就像上面的一样），可以将消息传递给不同的对象或全权接管这个“调用”，并在消息传递之前，做你想这个消息要完成的任何事。这些方法都会导致运行成本的增加，特别在-forwardInvocation:中会达到顶峰，在这种情况下我们必须要实例化一个对象才能去执行它们。-forwardInvocation:方法中默认调用doesNotRecognizeSelector方法，这导致了应用的频繁异常或崩溃。

内省

动态方法决议并不只是像Ruby和Objective-C这样的语言的技术支持。你也可以通过在runtime中用一种有意思的方式去操作这些对象。

就像在Ruby中调用MyClass#instance_methods一样，你可以在Objective-C中调用class_copyMethodList([MyClass class], &numberOfMethods)来得到一个对象中方法的列表。你还可以通过class_copyPropertyList方法得到一个类中property的列表，它能在你的模型中实现不可思议的内省。比如在这个Rap Genius应用中，我们用这个功能来将JSON中的字典映射到本地对象上。

（如果你非常喜欢Ruby中的mixin，那么Objective-C强大的动态支持也能能实现同样的效果。 Vladimir Mitrovic有一个叫Objective-Mixin的库，它能在runtime时将一个类中的实现复制到另一个类中。）

现学现用

所有的动态工具都可以用来创建像Core Data这样的东西，Core Data是一个有点像ActiveRecord的持久化对象图。在Core Data中，relationship是“有缺陷的”，也就是说他们只有在被别的对象访问时，才会被加载。每个property的accessor和mutator在runtime中都被重写（使用的就是我们上面提到的动态方法决议）。如果我们访问了一个还没有被加载的对象时，框架就会从持久性储存中动态加载这个对象并将它返回。它保持了内存的低利用率，避免了在任何一个物体被获取时，实体对象图表都要被加载到内存中这样情况的发生。

当Core Data实体中的mutator被调用时，系统会将那个对象标记为需要清理，不需要去重写每个property的getter和setter。

这就是元程序，羡慕吧！

什么是编译器？

很明显，Objective-C和Ruby并不是同一种语言，目前为止最大的不同就是Objective-C是一种编译型语言。

这就是这些技术中最需要注意的地方。在编译时，编译器会先确定你应用使用的每个selector是不是都在应用中。如果你处理的这个对象有类型信息，那么编译器也会检查确保这个selector在头文件有声明过，这样做就是为了防止在对象中调用未声明的selector。有些方法可以绕过这些讨厌的限制，包括关闭相关的编译警告。这里就是实践元程序化的Objective-C最好的练习。

你可以通过将selector的类型储存为不知道的类型或id来从对象中删除这些类型信息。因为编译器不认识这个类型，所以它只能假设你的程序可以接受发给它的任何消息（假设这些消息在应用中的其他地方被声明了，并且相关的编译标识已经打开）。

善意的忠告：如果我们关掉编译器标识和把对象保存成id类型，那么将会非常危险的事！其实Objective-C中最好的东西之一就是编译器（是的，比元程序还要好）。类型检查保证了我们更快的写和重构代码，也是我们在编程时少犯错误。因为没有人会关掉那些警告，所以你很难去分享你那些id类型的代码。大部分Objective-C开发者还是更愿意使用更强的类型而不是元程序。

事实证明Objective-C更受束缚–但因为编译器能提高更多的安全性和速度，所以我们只能选择这样并承担后果。

事实再次告诉我们，这些语言都是差不多的，Ruby开发者应该享受Objective-C，即使那些中括号让我们望而却步