28、探索 iOS 和 macOS 应用开发：从 UIKit 到 AppKit

探索 iOS 和 macOS 应用开发：从 UIKit 到 AppKit

1. iOS 应用开发基础概述

在开发 iOS 应用时，要让一个简单的应用在模拟器中运行，需要了解大量信息，不过 Xcode 为我们提供了很大的帮助。目前我们只是触及了用于开发 iOS 应用的庞大 API 集合的表面。在开发过程中，涉及到如何在 iOS 应用中使用视图控制器，以及 iOS 如何管理视图的内存。同时，还探讨了 iOS 特有的类，以及 iOS 与 OS X 的异同点。

如果你计划开发 iOS 应用并想了解更多，可以参考相关资料进一步学习。

2. 开启 macOS 应用开发：CaseTool 项目创建

现在，我们将目光转向 macOS 应用开发，以 CaseTool 项目为例，详细介绍开发过程。

2.1 创建项目

使用 Xcode 构建项目，具体步骤如下：
1. 运行 Xcode，在启动屏幕上点击“Create a New Xcode Project”（若 Xcode 已运行，选择“File > New > New Project”）。
2. 在 Mac OS X 下的左侧表格中选择“Application”（若未选中），然后选择“Cocoa Application”，点击“Next”设置应用选项。
3. 设置选项时，需要注意以下内容：
- Product Name ：输入“CaseTool”。
- Company Identifier ：用于 App Store 区分应用，通常采用反向域名格式，如“com.MySuperCompany”，该字段区分大小写。
- Class Prefix ：习惯上输入三个或更多字符，这里使用“MSC”作为类名前缀，避免类名冲突。
- App Store category ：选择“Utilities”，准确描述应用类型。
- 其他选项中，取消选择“Create Document-Based Application”、“Use Core Data”和“Include Unit Tests”，仅选中“Use Automatic Reference Counting”。
4. 最后，选择项目保存目录，可根据需要创建 Git 仓库。创建完成后，在 Xcode 窗口左侧的“CaseTool”组中，会看到项目已包含“MSCAppDelegate.h”、“MSCAppDelegate.m”和“MainMenu.xib”文件，其中“MSCAppDelegate”是应用的控制对象。

2.2 理解 Delegate @interface

使用 Xcode 中的 Interface Builder 编辑器来布局窗口内容，并建立“MSCAppDelegate”与用户界面控件之间的各种连接。以下是“MSCAppDelegate”的头文件示例：

#import <Cocoa/Cocoa.h>
@interface MSCAppDelegate : NSObject <NSApplicationDelegate>
@property (assign) IBOutlet NSWindow *window;
@end

这里的“IBOutlet”和“IBAction”并非真正的 Objective - C 关键字，而是供 Interface Builder 使用的标志。“IBOutlet”用于标记可连接到其他对象的实例变量，“IBAction”用于标记可作为按钮点击等用户界面操作目标的方法。

2.3 使用 Interface Builder

Interface Builder 是 Xcode 中用于设计用户界面的强大工具。打开“MainMenu.xib”文件，进入 Interface Builder 编辑器。虽然文件扩展名为“.xib”，但实际上是 nib 文件的 XML 格式，编译时会转换为 nib 格式。

在编辑器中，左侧的 Interface Builder dock 包含代表 nib 文件内容的图标，点击底部的圆形箭头可展开显示对象名称。顶部是应用的菜单栏，下方是用于放置文本字段和按钮的窗口。通过点击右下角库面板中的第三个图标（看起来像盒子），可切换到对象库，其中包含各种可拖入窗口的对象，还可使用搜索框筛选。

2.4 布局用户界面

按照以下步骤布局用户界面：
1. 从对象库中找到“Text Field”，拖入窗口，拖动时会出现蓝色指导线，帮助按照 Apple 用户界面规范布局。
2. 拖动“Label”到窗口，用于显示大小写转换结果。
3. 找到“Push Button”，拖到标签下方，双击按钮编辑标签为“UpperCase”。
4. 再拖动一个按钮，将标签改为“LowerCase”。
5. 对文本字段和窗口进行调整，使界面更加美观，确保标签宽度能显示输入的文本。

2.5 建立连接

2.5.1 连接 Outlets

使用 Assistant Editor 建立连接，具体操作如下：
1. 点击 Xcode 窗口右上角“Editor”的中间按钮，将编辑器垂直分割为两个，即 Assistant Editor。若需要更多空间，可将 dock 切换到最小版本，仅显示图标。
2. 按住 Control 键，从文本字段拖动到头部文件的 @property 行下方，直到出现“Insert Outlet or Action”消息，松开指针后，在弹出的对话框中输入“textField”，点击“Connect”，为标签重复此过程，命名为“resultsField”。
3. 在 Inspector 的 Connections 面板中检查连接情况，可通过“View > Utilities > Show Connection Inspector”或点击 Inspector 上的 Connections 按钮查看。

2.5.2 连接 Actions

控制按钮与代码的交互，步骤如下：
1. 控制点击“UpperCase”按钮，拖动到头部文件的最后一个 @property 下方，将连接类型改为“Action”，输入“uppercase”，点击“Connect”，创建方法原型和空实现。
2. 对“LowerCase”按钮重复上述操作，将名称改为“lowercase”。

通过以上步骤，我们完成了 CaseTool 项目的界面布局和连接设置。在实践中，布局对象和建立连接可能会比较慢，但通过练习会逐渐提高效率。

以下是创建项目的流程图：

graph LR
    A[运行 Xcode] --> B[创建新项目]
    B --> C[选择 Cocoa Application]
    C --> D[设置选项]
    D --> E[选择保存目录]
    E --> F[项目创建完成]

以下是设置选项的表格总结：
| 选项 | 说明 |
| ---- | ---- |
| Product Name | CaseTool |
| Company Identifier | 反向域名格式，如 com.MySuperCompany |
| Class Prefix | MSC |
| App Store category | Utilities |
| 其他选项 | 取消选中 Create Document-Based Application、Use Core Data、Include Unit Tests，选中 Use Automatic Reference Counting |

3. 实现 AppDelegate 功能

3.1 理解 IBOutlet 工作原理

当应用启动时，会自动加载 MainMenu.xib 文件，其中存储的对象会被重新创建，这意味着在幕后会执行 alloc 和 init 操作。在初始化 MSCAppDelegate 实例时，所有 IBOutlet 实例变量初始值为 nil 。只有当 nib 文件中的所有对象（包括窗口、文本字段和按钮）创建完成后，所有连接才会建立。此时，会向每个创建的对象发送 awakeFromNib 消息。需要注意的是，对象的创建和 awakeFromNib 消息的发送没有预定义的顺序。

一个常见的错误是在 init 方法中尝试使用 IBOutlet 进行操作。由于此时所有实例变量为 nil ，对它们发送的消息都不会产生任何效果，任何在 init 方法中尝试的操作都会无声失败。如果遇到代码不工作的情况，可以使用 NSLog 打印实例变量的值，检查是否都为 nil 。

3.2 实现 MSCAppDelegate

以下是 MSCAppDelegate 的实现代码：

#import "MSCAppDelegate.h"
@implementation MSCAppDelegate

- (id) init
{
    if (nil != (self = [super init]))
    {
        NSLog (@"init: text %@ / results %@", _textField, _resultsField);
    }
    return self;
}

- (void)awakeFromNib
{
    NSLog (@"awake: text %@ / results %@", _textField, _resultsField);
    [_textField setStringValue:@"Enter text here"];
    [_resultsField setStringValue:@"Results"];
}

- (IBAction) uppercase: (id) sender
{
    NSString *original = [_textField stringValue];
    NSString *uppercase = [original uppercaseString];
    [_resultsField setStringValue:uppercase];
} // uppercase

- (IBAction) lowercase: (id) sender
{
    NSString *original = [_textField stringValue];
    NSString *lowercase = [original lowercaseString];
    [_resultsField setStringValue:lowercase];
} // lowercase

@end

3.2.1 init 方法

虽然在这个项目中 init 方法不是必需的，但它可以展示在初始化时 IBOutlet 实例变量没有值的情况。在 init 方法中，使用 NSLog 打印 _textField 和 _resultsField 的值，此时它们为 nil 。

3.2.2 awakeFromNib 方法

awakeFromNib 是设置文本字段默认值的理想位置。使用 NSTextField 的 setStringValue: 方法，将文本字段设置为更友好的默认值，即 Enter text here 和 Results 。

3.2.3 uppercase: 方法

当点击 UpperCase 按钮时，会调用 uppercase: 方法。该方法首先从 _textField 获取原始字符串，然后使用 NSString 的 uppercaseString 方法将其转换为大写字符串，最后将结果设置到 _resultsField 中。

3.2.4 lowercase: 方法

lowercase: 方法与 uppercase: 方法类似，只是将字符串转换为小写。

3.3 内存管理检查

在 uppercase: 和 lowercase: 方法中，创建的新对象（ original 和 uppercase 或 lowercase 字符串）来自非 alloc 、 copy 或 new 方法，因此它们会被自动放入自动释放池，在适当的时候会被清理。 setStringValue: 方法负责处理传入字符串的复制或保留操作，我们可以确定内存管理是正确的。

4. 运行 CaseTool 项目

完成上述所有步骤后，运行程序，会看到窗口出现。在文本字段中输入字符串，点击 UpperCase 或 LowerCase 按钮，即可将输入的字符串转换为大写或小写，并在结果标签中显示，就像下面的流程图所示：

graph LR
    A[启动程序] --> B[显示窗口]
    B --> C[输入字符串]
    C --> D{点击按钮}
    D -->|UpperCase| E[转换为大写]
    D -->|LowerCase| F[转换为小写]
    E --> G[显示结果]
    F --> G[显示结果]

以下是操作步骤的总结表格：
| 步骤 | 操作 |
| ---- | ---- |
| 1 | 启动程序，显示窗口 |
| 2 | 在文本字段输入字符串 |
| 3 | 点击 UpperCase 或 LowerCase 按钮 |
| 4 | 查看结果标签显示转换后的字符串 |

通过以上步骤，我们成功开发了一个简单的 macOS 应用程序 CaseTool，它可以实现字符串的大小写转换功能。在开发过程中，我们学习了如何使用 Xcode 创建项目、使用 Interface Builder 布局用户界面、建立连接以及实现应用的核心功能。不断练习和实践，将有助于我们更熟练地掌握 iOS 和 macOS 应用开发技术。