OC基础教程2-面向对象编程的基础知识

1.前言

面向对象编程(Object Oriented Programming,OOP)是软件开发方法，更愿意说它是一种编程思想。

面向对象是一种对现实世界理解和抽象的方法，是计算机编程技术 发展到一定阶段后的产物(从面向过程发展到面向对象)。

2.目标

简单理解面向对象编程思想。

为什么是简单理解呢？因为面向对象这个思想具体在语言中的实现，得学完整个语言之后，在实际编程过程中再一步步理解加深，最后顿悟滴。

3.内容

3.1 面向对象

面向对象 简单点理解就是面向的这个世界是由对象构成的，面向的程序世界也是由对象构成的。

将抽象的问题又还原到现实世界，用现实世界的思维方法来解决问题。

面向对象方法是以认识论为基础，用对象来理解和分析问题空间，并设计和开发出由对象构成的软件系统（解空间）的方法。 由于问题空间和解空间都是由对象组成的，这样可以消除由于问题空间和求解空间结构上的不一致带来的问题。简言之，面向对象就是面向事情本身，面向对象的分析过程就是认识客观世界的过程。

面向对象方法本质上还是以对象为主体，如同人类认识这个世界一样，是从看到了各种各样的实体对象出发，然后引申出了各种概念类别。面向对象方法也是从对象出发，发展出对象，类，消息，继承等概念。

3.2 对象

世界里一个个对象有自己的属性和动作（方法），比如：三胖（对象）有腰围（属性），三胖能笑（方法）。然后一个个对象相关联起来，解决问题。

对象就好比存在于三胖国家具体的人，他们之间通过互相传递信息（调用方法）来完成整个国家的运转。



上图很有意义，后面可以根据OC语言来具体理解。表急。

3.3 类

然，对象太多、太杂乱了、又不好整理，于是就有了抽象概念—类。

类就是，就是如下：



猫就是一个类，因为你不知道他是指具体那一只猫，而猫这个类是抽象于具体的猫，将Kitty、Garfield、Doraemon这些所有（对象的）共性抽象出来，形成一个“猫类”–“类”。

当你要制造一个新的猫来，你就可以，就要根据这个“猫类”的模板进行创建，然后再加上一些个性。比如涂成黑色，性别为女，能变身成性感女人，绑束紫色马尾长发，金黄色双眼，褐色肌肤，当然少不了大胸器，创建出来的就是“四枫院夜一”,创建出来的绝逼是一只猫。

3.4 先有鸡还是先有蛋（解释类和对象的关系）

不要回答先有鸡蛋。一点都不好笑。

问题一个问题：先有对象还是先有类？

回答这个问题也很简单，先有人还是先有人类这个概念？

众所周知的类（Class），就是从对象上抽象出来的概念。

类其实是抽象认知能力作用于程序世界的基本元素——对象后，所衍生出来的抽象概念，是抽象思维在程序世界中物化后的产物。当然，现实世界中每个对象都有无数的数据和逻辑，但在具体到程序世界时，我们往往只关心具体场景中相关的数据（属性）和逻辑（方法）。

知道了类是怎么来的，那么类的作用是什么，我们为什么需要类呢？

类可以帮助我们方便地认识和定义世界中的对象。这个作用是显而易见的。如：看到一个新的人，怎么知道这是个人呢？引用人类这个概念来认识就可以判定了。（例子有点夸张）

3.5世界是一棵树，程序中的类也是（解释类）

上文说到，对象是基本，我们从对象上抽象出类。但是，世界可并不是一层对象一层类那么简单，对象抽象出类，在类的基础上可以再进行抽象，抽象出更高层次的类。所以经过抽象的对象论世界，形成了一个树状结构。

抽象层次树示例



千万不要小看了这棵抽象层次树，如果能参透其中的奥秘，就能明白很多面向对象中的玄机，而且很多问题就都迎刃而解了。这种抽象层次树理论也是后续诸多内容的理论基础。例如，OO中重要的概念——继承（Inheritance）和多态（Polymiorphism），如若探究其哲学本源，就是从这里来的。

先说明这么多了，随着后续内容的深入，还会有更多丰富的内容进来。例如，后面会看到，所谓的“里氏代换原则（LSP）”，在哲学本质上不过是在这棵树上所加的一条限制规则，而“面向接口编程”、“低耦合、高内聚”、“依赖倒置”等一系列耳熟能详的短语，归结到哲学上也只是这棵树的一些精化。

再提示一遍，这棵树非常重
4000
要，得其精髓，就能理解诸多OO中概念、原则和方法的本质。后续讨论中，抽象层次树理论将作为重要的理论基础。

从哲学和认识论角度来说，是先有对象，然后有类；先有子类，然后有父类，是一种自底向上形成的体系。而继承一词，明显带有自顶向下的暗示，因为往往是先有爷爷、有父亲继承爷爷、然后才能有儿子继承父亲。这样，就容易让人误解成是先有父类才有子类。所以，为了更好的体现继承的哲学本质，我更倾向于使用“泛化”代替“继承”。当然，由于继承一词已经被普遍使用和接受，接下来我还是会沿用继承一词，只不过希望各位时刻牢记，其实是先有了子类，才从子类泛化出父类。

当然，当父类被抽象出来后，可能还会有新的子类加进来。但是，当初父类一定是从某些子类中泛化出来的，而不会是凭空突然出现的。

3.6 单根继承

OC就是单根继承，意味着所有类的继承，都继承自单一的基类（NSObject）的继承模式。



有一条原则你慢慢体会一下，那就是著名的开放-关闭原则（OCP）。

开放-关闭原则（OCP）：软件实体应该可以扩展，但不可以修改。

咱改一下：类应该可以扩展，但不可以修改。

儿子要能完全替代老爹

不过，要想世界正常运作，只有OCP似乎还有点问题。到目前为止，我们都是在抽象层次树已经存在，并且假定它完全正确的前提下讨论的，可是，我们并没有任何规则限制抽象层次树的正确性，例如，如果我把食堂挂到医院下，让食堂成为医院的子类，在理论上时没有错的，但如果这样随便乱规定继承关系，那么一切依赖继承正确性的原则、概念都没有意义了。所以，只有OCP是不够的，需要对继承进行一个限制。

Barbara Liskov在1987年的OOPSLA大会上发表了一篇文章——《Data Abstraction and Hierarchy》，其中提出了一个非常重要的原则，叫里氏代换原则（LSP）。

里氏代换原则（LSP）：子类型应该能代替掉其父类型，且代替后程序运行情况不会错乱。

抄人家的话抄远了，回到OC上。

3.7 间接（indirection）

编程界有句老话，“只要再多添加一层间接，计算机科学中就没有解决不了的问题。”

间接：可以理解为让其他人代替自己去做某件事。

在代码中去理解就是：通过指针间接获取某个值，而不是直接获取。

变量中的间接：使用变量来代替具体的值。

文件名的间接：输入数据存在文件中。

面向对象中的间接：

间接是OOP的核心，其他一切都是通过间接产生的引申效果。

面向过程编程：是面向函数的。数据为函数服务，程序运行就是将数据（参数）通过一个个函数，最后得出结果（返回值）。

面向对象编程：是面向数据的。函数为数据服务，数据（以属性的形式）存储在对象中，借助间接的强大功能，这些数据知道如何查找相应的函数来进行操作。

这里的间接是指通过函数指针来查找相应的代码块。只要对象发送消息，就自动查找与这个消息相关的代码块执行。



对象通过指针查找代码执行。

类是一种能够实例化成对象的结构体。

下图：红圆对象–》圆类–》圆类的代码块(箭头为指针)



问题来了，为什么不让对象直接指向代码块呢，为什么要用这种间接的技术，直接指向不是更简单吗？

拥有类作间接会具有更大的优势：如果在运行时改变某个类，则该类的所有对象会自动继承这些变化。



上图为：Red Circle对象查找draw函数代码的过程。

1）查询红圆对象（draw消息目标）是属于哪一个类。

2）在Circle类中浏览其代码，查找draw函数的位置（地址）。

3）找到draw函数后，执行绘制圆形的函数代码。



上图为：Green Rectangle对象查找draw函数代码的过程。

1）查询绿矩形对象（draw消息目标）是属于哪一个类。

2）在Rectangle类中浏览其代码，查找draw函数的位置（地址）。

3）找到draw函数后，执行绘制矩形的函数代码。

3.8 Objective -C 语言中的OOP

3.8.1 @interface部分

@interface定义了类的公共接口。

创建某个特定类的对象之前，Objective-C编译器需要知道一些有关该类的信息，尤其是对象的数据成员（即对象的C语言类型结构体应该是什么样子）及其提供的功能。可以使用@interface指令把这些信息传递给编译器。

说简单点，就是让编程器知道这是Objective-C的接口部分代码，请记录下来，以后要用这些接口。

最后一行@end就是告诉编译器，我们已经完成了类的声明。

3.8.2@implementation部分

@implementation定义了类的实现代码。

和@interface一样是一个编译器指令，行号后没有分号哦，因为Objective-C编译器指令不必使用分号。

3.8.3 实例化对象

实例化对象分两步：1.分配内存，2.将这些内存初始化为有用的默认值。

完成这两步表示对象已经创建好了。

例：Car *car = [[Car alloc] init];

4.总结+废话

面向对象的术语：

类（class）是一种表示对象类型的结构体。是生产对象的模板。对象通过它的类来获取自身的各种信息，尤其是执行每个操作需要运行的代码。

对象（object)是一种包含值（属性）和指向其类的隐藏指针的结构体。

实例（instance)是“对象”的另一种称呼。

消息（message）是对象可以执行的操作（方法），用于通知对象去做什么。对象接收消息后，将查询相应的类，以便找到正确的代码来运行。

方法（method）是为响应消息而运行的代码（块）。

方法调试（method dispatcher）是Objective-C使用的一种机制，用于推测执行什么方法以响应某个特定的消息。

接口（interface)是类为对象提供的特性描述。

实现（implementation）是使接口能正常工作的代码